MENGENAL VARIETAS TEBU NXI-4T SEBAGAI PRODUK REKAYASA GENETIKA DI PTPN XI ( PERSERO ) Agung Mahardhika, SP ( PBT Ahli Pertama ) Balai Besar Perbenihan dan Proteksi Tanaman Perkebunan Surabaya I. LATAR BELAKANG Kebijakan Kementerian Pertanian dicerminkan pada visinya untuk mewujudkan pertanian industrial unggul berkelanjutan yang berbasis sumberdaya lokal untuk meningkatkan kemandirian pangan, nilai tambah, daya saing, ekspor dan kesejahteraan petani. Untuk mencapai visi tersebut dibutuhkan seperangkat teknologi yang tepat untuk mengangkat posisi sumber daya genetik lokal, terutama yang mendorong kemandirian nasional dan kesejahteraan petani. Oleh karenanya, Produk Rekaya Genetika (PRG) diposisikan sebagai salah satu alternatif yang dapat dimanfaatkan secara hatihati. Kehati-hatian ini tercermin dari persyaratan pemanfaatan produk tersebut harus melalui satu perangkat pengkajian keamanan. Tebu Produk Rekayasa Genetika ( PRG ) toleran kekeringan klon NXI-4T merupakan varietas tebu baru hasil perakitan melalui proses transformasi genetika menggunakan bakteri Agrobacterium temefaciens yang di lakukan oleh PTPN XI ( Persero ). Proses perakitan tebu PRG ini dilaksanakan di Laboratorium Bioteknologi PTPN XI sejak tahun 1999 dan merupakan kerjasama dengan Ajinomoto company International. Pekerjaan kontruksi gen dilakukan oleh Ajinomoto transformasi genetika sampai dengan pengkajian keamanan lingkungan dan pangan dilakukan oleh PTPN XI. Pencarian varietas tebu dengan sifat genetik tahan kering merupakan salah satu jawaban untuk mengatasi permasalahan rendahnya produktivitas tebu di lahan kering. Adanya interaksi yang nyata antara lingkungan tumbuh yang kurang memadai dengan unsur genetik, harus dipertimbangkan dalam program pemuliaan dan seleksi. Gen yang mampu mengatasi kendala tumbuh digabungkan dengan gen mutu dan produksi untuk mengantisipasi adanya pergeseran pertanaman tebu ke lahan kering, dimana terjadi keterbatasan ketersediaan air dan iklim yang beragam. Upaya perbaikan genetik tanaman di Indonesia masih terbatas melalui metode pemuliaan tanaman konvensional, seperti persilangan, seleksi dan mutasi, dan masih belum secara optimal memanfaatkan aneka teknologi pemuliaan modern yang saat ini sangat pesat perkembangannya di negara-negara maju. Tidak terkecuali pada tanaman tebu, seluruh varietas tebu yang dihasilkan di Indonesia berasal dari pemuliaan konvensional. Tujuan dari pengembangan tebu PRG toleran kekeringan adalah untuk meningkatkan produksi gula tebu utamanya yang terletak pada lahan marginal cekaman kekeringan. PT Perkebunan Nusantara XI mempunyai areal budidaya tebu di daerah Pantura (pantai utara Jawa) dan daerah lain yang berpotensi mengalami cekaman kekeringan. Tebu PRG toleran kekeringan sangat berpotensi dibudidayakan pada lahan marginal tersebut. Selain itu, tebu PRG ini juga diarahkan untuk tujuan meningkatkan nilai tambah dari by product tetes (molasses), karena dengan transformasi gen beta tebu akan menghasilkan senyawa betain. Undang-undang 12 Tahun 1992, PP 44 Tahun 1995 dan Permentan 61 Tahun 2011 mengamanatkan bahwa benih yang beredar di masyarakat harus bersertifikat dan berlabel. Sedangkan benih yang dapat disertifikasi hanya benih Bina, yaitu benih yang sudah dilepas oleh Menteri Pertanian. Dalam kaitan ini varietas tebu NXI-4T termasuk benih yang belum dapat diedarkan kepada masyarakat 1
petani tebu rakyat. Atas dasar hasil pengujian keamanan lingkungan dan keamanan pangan serta pengajuan dokumen yang dilakukan, saat ini tebu Produk Rekayasa Genetik (PRG) toleran kekeringan milik PTPN XI telah mendapatkan Sertifikasi Keamanan Lingkungan dari Kementeian Lingkungan Hidup dan Sertifikasi Keamanan Pangan dari Badan Pengawas Obat dan Makanan (BPOM), dan saat ini telah mendapatkan Surat Keputusan (SK) Menteri Pertanian RI No 4571/Kpts/SR.120/8/2013 tentang pelepasan Tebu Produk Rekayasa Genetika Varietas Unggul Dengan NXI-4T. Dalam tulisan dan pembahasan ini dimaksudkan untuk memberikan informasi tentang spesifikasi keunggulan varietas klon baru tebu NXI-4T yang telah diizinkan untuk dilepas dan ditanam secara komersial. II. INFORMASI GENETIKA Tebu PRG toleran kekeringan NXI-4T dirakit dengan metode transformasi genetik di Laboratorium Bioteknologi PTPN XI (Persero) sejak tahun 1999 bekerja sama dengan PT. Ajinomoto Company International. Materi genetik yang digunakan untuk merakit tebu PRG toleran kekeringan NXI- 4T adalah gen beta yang menyandi untuk enzim choline dehydrogenase (CDH) dan dikonstruk dalam plamsid pmlh 2113. Dalam konstruk tersebut terlihat bahwa gen beta dikendalikan oleh promoter DNA 35S-CaMV dan gen penanda ketahanan terhadap antibiotik hygromicine (hptii). Konstruk pmlh 2113 yang mengadung gen beta kemudian ditransformasikan ke sel Agrobacterium tumefacient strain LBA4404 dan digunakan untuk transformasi genetik tanaman tebu. Gambar Peta konstruk DNA (gen) beta yang diinsersikan dalam plasmid pmlh 2113 III. PENGUJIAN KARAKTER TOLERAN KEKERINGAN Pengujian karakter toleran kekeringan pada varietas tebu N XI-4T dilakukan dengan analisis molekuler, fisiologi, secara kultur jaringan dan pengamatan morfologi. Uji molekuler dilakukan untuk mengetahui keberadaan dan kestabilan sisipan gen beta melalui metode PCR dan Southern blot. Uji fisiologi dilakukan untuk mengetahui dan mengukur aktifitas enzim CDH dan kadar senyawa betaine menggunakan metode HPLC (High Performance Liquid Chromatography). Uji secara kultur jaringan dilakukan dengan memberikan cekaman osmotik garam NaCl pada media pertumbuhan. Uji morfologi dilakukan dengan memberikan stres/cekaman kekeringan dengan penghentian pemberian air pada percobaan skala pot dalam rumah kaca. Melalui analisis PCR diketahui bahwa keberadaan sisipan gen beta stabil diketemukan sampai dengan pengamatan pada generasi ketiga vegetatif dan dengan analisis Souther Blot dengan sangat jelas diyakinkan terdapat 1 copy sisipan gen beta pada tebu PRG toleran kekeringan N XI-4T. Uji fisiologi 2
menunjukkan bahwa pada sampel daun dan nira tebu N XI-4T diketemukan adanya aktifitas enzim CDH dan kandungan senyawa betaine, tetapi tidak diketemukan pada tanaman tebu non-prg BL (kontrol). Hasil uji kultur jaringan melalui penambahan garam NaCl pada media tumbuh menunjukan bahwa tebu N XI-4T mampu bertahan terhadap cekaman osmotik sampai dengan konsentrasi NaCl 0,3 Molar. Akan tetapi. varietas BL (kontrol) telah mengalami hambatan pertumbuhan pada konsentrasi NaCl 0,15 Molar. Pengujian ketahanan kekeringan pada percobaan skala rumah kaca memperlihatkan ketahanan kering yang lebih lama yaitu diatas 36 hari dibandingkan hari ke-19 pada varietas BL (kontrol). Apabila diamati morfologi perakaran antara tebu PRG toleran kekeringan N XI-4T, varietas BL dan varietas PSJT 941 (sebagai kontrol tahan kering) terdapat perbedaan nyata pada perakaran tipe rope system yang lebih banyak dan lebih panjang pada varietas N XI-4T. Perakaran tipe rope system berfungsi untuk mencari dan menyerap air pada kondisi sangat kering Profil Akar Tebu Varietas BL Sumber : Litbang induk PTPN NXI Profil Akar Tebu Varietas NXI-4T IV. KERAGAAN PRODUKSI TEBU PRG NXI-4T Untuk mengetahui stabilitas pertumbuhan dan produktivitas varietas tebu PRG N XI-4T dilakukan uji adaptasi pada 3 lokasi yang mewakili 3 tipologi iklim yang berbeda selama 3 musim tanam. Ketiga lokasi tersebut berada di lahan Pabrik Gula (PG) Poerwodadie mewakili tipologi C2, PG Assembagoes mewakili tipologi E4 dan PG Pradjekan mewakili tipologi D3 dengan kondisi tegal tidak berpengairan atau tegal tadah hujan dan masa tanam di awal atau saat musim hujan. Tebu PRG N XI-4T yang merupakan tebu toleran kekeringan menunjukkan potensi hablur gula yang lebih tinggi dibandingkan dengan kontrolnya yaitu untuk PC sebesar 2-75%, ratoon I sebesar 14-57%, dan ratoon II sebesar 11-44%. Hasil uji adaptasi menunjukkan kesesuaian pada tipologi iklim yang sangat kering yaitu D3 dan E4. Hasil Keragaan Potensi produksi tebu PRG NXI-4T Kebun Percobaan di wilayah Kerja PTPN XI MT 2009 / 2010 (PC) PG Poerwadadie C2 Grumosol N XI-4T 1064 6.52 69,37 1,37 Kontrol (BL) 815 6.23 50,77 PG Asembagoes E 4 Entisol N XI-4T 1331 9,98 132,9 1,02 Kontrol (BL) 1344 9,7 130,33 PG Pradjekan D3 Inceptional N XI-4T 709 8.83 62,6 1,75 Kontrol (BL) 450 7,97 35,87 MT 2010 / 2011 (R I) PG Poerwadadie C2 Grumosol N XI-4T 874 6,5 56,81 1,14 Kontrol (BL) 800 6,21 49,68 3
PG Asembagoes E 4 Entisol N XI-4T 667 10,76 71,77 1,57 Kontrol (BL) 500 9,12 45,6 PG Pradjekan D3 Inceptional N XI-4T 599 8,6 51,51 1,22 Kontrol (BL) 517 8,11 41,93 MT 2010 / 2011 (R II) PG Poerwadadie C2 Grumosol N XI-4T 758 6,43 48,74 1,11 Kontrol (BL) 718 6,12 43,94 PG Asembagoes E 4 Entisol N XI-4T 621 10,12 62,85 1,44 Kontrol (BL) 498 8,78 43,72 PG Pradjekan D3 Inceptional N XI-4T 506 8,79 44,48 1,34 Kontrol (BL) 407 8,15 33,17 MT 2010 / 2011 (PC) PG Djatiroto (Ledok) C3 Alfisol N XI-4T 540 8.48 45.8 1,12 Kontrol (BL) 517 7.92 40.9 MT 2010 / 2011 (R I ) PG Djatiroto (Sumbersuko) C2 Entisol N XI-4T 1300 6,28 81,6 1,02 3 Kontrol (BL) 1012 7,89 79,8 PG Redjosarie (Mategl) C3 Endisol N XI-4T 725 7,19 52,13 1,05 Kontrol (BL) 800 6,21 49,68 Sumber : Litbang PTPN XI Dari data di atas diketahui bahwa pengaruh lokasi terhadap bobot, rendemen dan hablur tidak ada perbedaan signifikan antara varietas NXI-4T dan kontrol, namun demikian dari terdapat presentase peningkatan hablur yang lebih tinggi dari kontrol yaitu untuk PC sebesar 2,75%, ratoon I 14 57% dan ratoon II sebesar 11-44%. Dari wilayah lokasi PG Djatiroto dan PG Redjosarie pada tabel di atas terdapat presentase peningkatan hablur yang lebih tinggi dari kontrol sebesar 12% ( PG Djatiroto / Ledok ), lokasi Djatiroto (sumbersuko) sebesar 2% dan lokasi PG Redjosarie sebesar 5%. V. KETAHANAN TERHADAP HAMA DAN PENYAKIT Varietas NXI-4T untuk ketahanan terhadap serangan hama penggerek batang dan penggerek pucuk secara alami pada periode uji multilokasi tahun 2006-2011 dibandingkan dengan varietas kontrol disajikan pada berikut ; Varietas Penggerek Pucuk (%) Penggerek Batang (%) N XI-4T 4,94 8,13 2,43 5,29 BL 3,68-4,88 2,57-4,19 (Sumber data : Litbang PG Djatiroto) No. Varietas Serangan Penyakit (%) Luka api Blendok Mozaik P.Boen K.daun g 1. NXI-4T 0 0 0,32-1,49 0 0,03-0,12 2. BL 0 0 0,26-1,58 0 0,07-0,09 (Sumber data : Litbang PG Djatiroto) Dari hasil keterangan di atas untuk hama dan penyakit Varietas NXI-4T tergolong agak tahan terhadap penyakit mozaik dan karat daun. VI. SERTIFIKASI KEAMANAN LINGKUNGAN DAN KEAMANAN PANGAN Tebu PRG toleran kekeringan NXI-4T telah mendapatkan sertifikasi Keamanan Lingkungan dari Kantor Menteri Lingkungan Hidup / Menteri Pertanian dengan nomor B-7945/MENLH/08/2011 (copy surat di Lampiran 8 dan 9), dan sertifikat Keamanan Pangan dari Badan Pengawasan Obat dan Makanan (BPOM) nomor HK.04.1.52.10.12.6489 tahun 2012. Kedua sertifikasi tersebut menunjukan bahwa tebu 4
PRG toleran kekeringan NXI-4T aman dibudidayakan tidak menimbulkan terjadinya gene flow ke organisme non-target atau kemungkinan menjadi tanaman yang invasive (gulma super) dan tebu PRG tersebut aman dikonsumsi tidak akan menimbulkan racun ataupun senyawa alergen. Dengan telah didapatkannya kedua sertifikasi tersebut, maka tebu PRG toleran kekeringan NXI-4T dapat dikomersialkan dan bisa mendapatkan sertifikasi pelepasan varietas. VII. DESKRIPSI VARIETAS Asal Usul : Tebu PRG varietas NXI-4T merupakan hasil transformasi genetika menggunakan Agrobacterium tumefaciens yang membawa konstruk gen beta. Gen beta diperoleh dari bakteri Rhizobium meliloti dan menyandi protein choline dehydrogenase (CDH). Tebu tetua yang dipergunakan untuk perakitan tebu PRG varietas NXI-4T adalah BL. VARIETAS N XI-4T SifatMorfologi 1. Batang Warna Batang : ungu Bentuk ruas : berbiku, silindris, bulat Susunan ruas : berbiku Noda gabus : jarang, mencapai tengah Retak gabus : tidak ada Lapisan lilin : tipis sepanjang ruas, tidak memiliki warna Retakan tumbuh : tidak ada Alur mata : 3 mm mencapai tengah, dangkal 2. Buku Ruas Tebu Cincin tumbuh : melingkar datar di atas puncak mata Warna cincin tumbuh : ungu Mata akar : 3, baris paling atas melewati puncak mata 3. Daun Warna Daun : hijau Lebar daun : 4-6 cm Lengkung daun : melengkung kurang dari ½ helai daun Telinga daun :tinggi kurang dari 2 kali lebarnya, tegak Bulu bid.punggung : tidak ada Sifat lepas pelepah : sedikit mudah Warna pelepah : hijau tua Bidang punggung : tidak ada rambut tepi 4. Mata Letak mata tunas :di atas bungkus pangkal pelepah, tidak melampaui lingkar tumbuh Bentuk mata : bulat Bagian terlebar : pada tengah-tengah mata Ukuran sayap mata : sama lebar Tepi sayap : rata Rambut jambul : lebih dari 2 mm Pusat tumbuh : di puncak mata Rambut tepi basal : tidak ada Ukuran mata : besar SifatAgronomis 1. Pertumbuhan Perkecambahan Diameter batang : sedang : sedang 5
Pembungaan : tidak berbunga Kemasakan : masak akhir Kadar sabut : 12,9 14% Tidak berlubang 2. Potensi Produksi a. PC Bobot : 911 ± 355,08 Rendemen : 8,45 ± 1,44 Hablur Gula (ku/ha) : 77,67 ± 38,13 b. Ratoon Bobot : 756,25 ± 246,15 Rendemen : 8,08 ± 1,75 Hablur Gula (ku/ha) : 58,74 ± 12,61 Ketahananhamadanpenyakit Hama Penyakit : agak tahan terhadap penggerek pucuk dan penggerek batang : agak tahan terhadap penyakit mozaik dan penyakit karat daun Kesesuaianlokasi Cocok dikembangkan pada tipologi lahan tidak berpengairan (tegal tadah hujan, terutama untuk pola tanam awal musim hujan) Varietas tebu PRG toleran kekeringan NXI-4T sangat sesuai dikembangkan pada lahan tegal tadah hujan dengan spesifik lokasi entisol dan inceptisol dengan iklim E4 dan D3, serta agak sesuai di lahan dengan spesifik lokasi grumosol dengan iklim C2. BatangTebu,Bentuk Mata Tunas, dan Buku Ruas Tebu WarnaPelepah, LapisanLilinPelepah, BuluBidangPunggung WarnaDaun, TulangDaun LengkungDaun 6
KESIMPULAN Tebu Produk Rekaya Genetika ( PRG ) toleran kekeringan klon NXI-4T merupakan varietas tebu baru dengan mempunyai sifat toleran terhadap kekurangan air. Potensi Keunggulan Produksi NXI-4T terlihat dengan hasil produksi tebu dengan kesesuaian lahan kekeringan dan terdapatnya peningkatan hasil hablur. DAFTAR REFERENSI PTPN XI, 2013.Usulan Pelepasan Tebu Rekayasa Genetika (PRG) Toleran Kekeringan NXI 4-T sebagai Varietas Unggul. Pedoman Pengujian, Pelepasan dan Penarikan Varietas Tanaman Perkebunan 2012. Direktorat Tanaman Tahunan. Jakarta Anonim, 2012 Kebijakan kementrian pertanian terkait Produk Rekayasa Genetika (PRG )http://www.deptan.go.id/detailrespon.php?id=25 di akses 12 Nopember 2012 7