Padi Lokal Daringan Sebagai Sumber Gen

Hadiah dari Indonesia untuk Dunia: Padi Lokal Daringan Sebagai Sumber Gen Pendongkrak Potensi Hasil - 01-09-20
BB Biogen, Bogor - http://biogen.litbang.deptan.go.id
Hadiah dari Indonesia untuk Dunia: Padi Lokal Daringan
Sebagai Sumber Gen Pendongkrak Potensi Hasil
Artikel - Kamis, Januari 09, 2014
http://biogen.litbang.deptan.go.id/index.php/2014/01/satu-lagi-hadiah-dari-indonesia-untuk-dunia-padi-lokal-daringan-sumber-gen-pendongkrak-potensi-hasil2/
Catatan sejarah menunjukkan bahwa plasma nutfah padi yang berasal dari Indonesia memegang
peranan penting dalam ketahanan pangan di kawasan Asia. Varietas revolusi hijau pertama yang dilepas
tahun 1966, yaitu IR8, merupakan turunan dari persilangan antara Peta (varietas tradisional Indonesia
berpostur tinggi) dan Dee-geo-woo-gen (varietas berpostur pendek dari Taiwan). Berbeda dengan
varietas-varietas sebelumnya yang ditanam petani, varietas IR8 yang berpostur pendek tidak rebah setelah
diberi pupuk nitrogen dosis tinggi. Dengan praktek budidaya tanaman terbaik, varietas IR8 mampu
menunjukkan potensi hasil setinggi 10.3 ton/ha di Filipina, padahal rata-rata hasil padi di Filipina pada
saat itu adalah 1 ton/ha. Laju pertambahan penduduk yang tinggi di negara-negara Asia pada tahun
1970-an bisa diimbangi dengan produksi beras yang tinggi melalui penanaman secara luas varietas
revolusi hijau ini.
Sejak pelepasan IR8, para pemulia padi sudah memberikan kontribusi yang sangat nyata dalam
perbaikan kualitas beras dan nasi, ketahanan terhadap hama dan penyakit, serta adaptasi tanaman yang
baik pada kondisi kesuburan tanah, pasokan air, dan iklim yang kurang menguntungkan. Namun potensi
hasil varietas-varietas padi modern yang sekarang ditanam di lahan petani masih belum bisa melampaui
10 ton/ha, padahal secara teoritis potensi hasil maksimal padi di lingkungan tropis adalah 15.9 ton/ha.
Untuk menutup kesenjangan ini, para pemulia dan ahli fisiologi tanaman di International Rice Research
Institute (http://irri.org/) mengusulkan 2 pendekatan, yaitu: (1) pengembangan padi tipe baru (PTB)
menggunakan aksesi-aksesi padi japonica tropis (javanica), dan (2) pengembangan padi hibrida indica
untuk lingkungan tropis.
Potensi hasil tanaman padi ditentukan oleh 3 komponen, yaitu: (1) jumlah anakan produktif, (2)
jumlah gabah isi per malai, dan (3) bobot gabah isi. Karena bentuk beras merupakan preferensi konsumen
yang sulit diubah, misalkan penduduk Asia Tenggara lebih menyukai beras yang berbentuk panjang dan
ramping (slender) seperti IR64, sementara bentuk beras merupakan faktor utama yang menentukan bobot
gabah isi, perbaikan potensi hasil tanaman tidak bisa bertumpu pada kenaikan bobot gabah isi. Dengan
demikian perubahan jumlah anakan produktif dan jumlah gabah isi per malai menjadi target untuk
perbaikan potensi hasil tanaman padi.
Varietas padi indica modern pada umumnya memiliki jumlah anakan banyak namun tidak
semuanya produktif (menghasilkan malai dan gabah) dan jumlah gabah per malai sedikit. Sebagai contoh
adalah varietas IR64 yang memiliki anakan sekitar 15, jumlah gabah isi per malai sekitar 100, dan bobot
1000 gabah isi sekitar 25 g. Dengan jarak tanam 20 cm x 20 cm, dalam 1 hektar (10.000 m2) terdapat
250.000 tanaman. Maka perkiraan hasil per hektar adalah (250.000x15x100)/1000x25 g atau 9,4 ton.
page 1 / 3
Hadiah dari Indonesia untuk Dunia: Padi Lokal Daringan Sebagai Sumber Gen Pendongkrak Potensi Hasil - 01-09-20
BB Biogen, Bogor - http://biogen.litbang.deptan.go.id
Konsep PTB awal adalah mengembangkan tipe tanaman baru yang memiliki jumlah anakan sedikit tapi
produktif semua (sekitar 8) dengan jumlah gabah isi per malai banyak (sekitar 250). Menggunakan jarak
tanam yang sama seperti sebelumnya, perkiraan hasil per hektar yang diharapkan adalah 12,5 ton.
Pengembangan PTB di IRRI dimulai tahun 1990. Donor yang digunakan adalah plasma nutfah
padi japonica tropis (javanica), terutama yang berasal dari Indonesia. Pada tahun 1999 IRRI sudah
menghasilkan sekitar 500 galur PTB. Meskipun galur-galur tersebut menunjukkan tipe tanaman yang
diinginkan, yaitu jumlah anakan sedikit dan jumlah gabah per malai banyak, namun ternyata hasilnya
lebih rendah dibanding varietas indica modern, terutama karena fertilitas bunga (persentase gabah isi)
yang rendah. Jumlah anakan yang sedikit ditengarai sebagai penyebab produksi biomassa yang rendah
sehingga tanaman tidak bisa memasok cukup fotosintat untuk pengisian biji. Oleh sebab itu kemudian
terjadi evolusi konsep PTB yang mengarah pada pembentukan tipe tanaman yang memiliki kemampuan
membentuk anakan dan memproduksi biomassa mendekati varietas indica modern namun dengan jumlah
gabah isi per malai yang lebih banyak. Pada titik inilah identifikasi segmen kromosom dan gen yang
terkait dengan sifat jumlah gabah per malai menjadi sangat penting.
Pada tahun 2000, para peneliti JIRCAS (http://www.jircas.affrc.go.jp/ ) yang bekerja pada
IRRI-Japan Collaborative Research Project mulai menggunakan beberapa galur PTB sebagai donor untuk
pengembangan panel galur introgresi atau galur substitusi segmen kromosom (IL atau CSSL) dengan
latar belakang genetik IR64. Salah satu galur PTB tersebut adalah IR68522-10-2-2 (YP9). Tetua dari YP9
adalah Shen Nung 89-366 (indica) dan Daringan (japonica tropis dari Indonesia). Panel IL merupakan
satu set galur yang masing-masing memiliki introgresi segmen kromosom yang relatif besar dari tetua
donor pada posisi yang berbeda dengan latar belakang genetik tetua penerima. Galur-galur ini dihasilkan
melalui silang balik beberapa kali dengan tetua penerima dikombinasikan dengan seleksi berbasis marka
DNA secara sistematik. Karena padi memiliki 12 kromosom, lini-lini hasil silang balik bisa disusun
sehingga segmen-segmen kromosom donor pada panel IL overlap secara berurutan mulai dari bagian atas
kromosom 1 sampai bagian bawah kromosom 12.
Salah satu IL turunan YP9 dan IR64, yaitu IR84640-11-110-6-4-2-2-4-2-2-3-B (YTH326)
memiliki jumlah gabah per malai yang lebih tinggi dari IR64. IL ini memiliki 3 segmen introgresi, yaitu
pada lengan pendek kromosom 2, lengan panjang kromosom 4, dan lengan panjang kromosom
7. Analisis keterpautan menggunakan populasi F2 turunan dari persilangan YTH326 dan IR64
menunjukkan bahwa segmen pada lengan panjang kromosom 4 terkait dengan sifat jumlah gabah per
malai. Data marka molekuler menunjukkan bahwa pada YTH326 segmen pada lengan panjang kromosom
4 ini berasal dari Daringan. Selanjutnya galur hampir isogenik (NIL) diidentifikasi dari individu-individu
F3 yang merupakan turunan dari individu-individu F2 terpilih. NIL ini hanya memiliki introgresi segmen
pada lengan panjang kromosom 4. Jumlah gabah isi per malai pada NIL adalah 180, dan pada IR64
adalah 114, sedangkan jumlah gabah total per malai pada NIL adalah 198, dan pada IR64 adalah 141.
Evaluasi selama 4 musim di lapangan menunjukkan bahwa hasil NIL 13–36% lebih tinggi dari IR64
tanpa ada perubahan pada kualitas beras dan periode pertumbuhan.
Pemetaan keterpautan resolusi tinggi menggunakan 7996 individu dikombinasikan dengan peta
fisik mempersempit wilayah pencarian gen ini menjadi 18 kbp yang mengandung 3 gen, tetapi hanya 1
gen yang menunjukkan ekspresi pada malai muda. Gen ini menyandi trypsin-like serine and cysteine
protease. Validasi kloning gen dilakukan dengan overekspresi dan pembungkaman ekspresi gen ini pada
padi transgenik.
page 2 / 3
Hadiah dari Indonesia untuk Dunia: Padi Lokal Daringan Sebagai Sumber Gen Pendongkrak Potensi Hasil - 01-09-20
BB Biogen, Bogor - http://biogen.litbang.deptan.go.id
Silang balik dengan bantuan marka molekuler dilakukan untuk mengintrogresikan gen yang
diisolasi ini pada 5 varietas populer di Asia Tenggara dan Asia Selatan, yaitu: PSBRc18
(IR51672-62-2-1-1-2-3) (Filipina), Ciherang (Indonesia), TDK1 (Laos), BR11 (Bangladesh), dan Swarna
(India). Uji multi lokasi di beberapa negara masih berlangsung, namun hasil saat ini menunjukkan bahwa
tanaman-tanaman yang homosigot untuk alel gen dari Daringan ini memiliki jumlah gabah per malai yang
lebih tinggi dibanding tetua penerima.
Hasil-hasil ini menunjukkan bahwa penemuan gen ini, yang merupakan akumulasi kerja keras
selama lebih dari 12 tahun, memiliki prospek kegunaan yang nyata untuk memperbaiki potensi hasil
varietas-varietas indica modern, yang pada gilirannya akan membantu menjamin ketahanan pangan yang
lestari di Asia dan di dunia. Sekali lagi Indonesia memiliki hadiah yang bisa diberikan untuk dunia.
Sebagai catatan tambahan, dalam tim internasional yang melaporkan penemuan gen ini, ikut terlibat dua
peneliti
dari
Indonesia,
yang
masing-masing
berasal
dari
BB
Biogen (http://biogen.litbang.deptan.go.id/) dan Biotek LIPI (http://www.biotek.lipi.go.id/). (Dr. K. Rudi
Trijatmiko)
Link yang terkait:
NAL1 allele from a rice landrace greatly increases yield in modern indica cultivars, PNAS (2 Dec 2013)
http://www.pnas.org/content/early/2013/11/27/1310790110.abstract
_______________________________________________
PDF generated by BB Biogen, Bogor
page 3 / 3
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)