Keragaman Somaklonal

Keragaman Somaklonal
Yushi Mardiana, SP, MSi
Retno Dwi Andayani, SP, MP
Mekanisme Terjadinya Keragaman
Somaklonal
• Keragaman somaklonal adalah
keragaman genetik tanaman yang
terjadi sebagai hasil kultur
jaringan (Larkin dan Scowcroft,
1981)
• Keragaman genetik akibat kultur
jaringan meliputi penggandaan
atau reduksi kromosom (Skirvin,
1978)
• Selain akibat kultur jaringan,
keragaman somaklonal juga
dapat terjadi akibat persilangan,
mutasi, dan rekayasa genetik
Keragaman genetik jeruk (Citrus sp) hasil mutasi
Keragaman genetik generasi F4 gandum (Triticum aestivum)
hasil persilangan
Penyebab Keragaman Somaklonal pada
Kultur Jaringan
•
•
•
•
Tipe kultur yang digunakan (sel, protoplas, kalus, atau organ)
Zat pengatur tumbuh
Komposisi bahan kimia yang digunakan sebagai media
Lamanya fase pertumbuhan kalus
Keragaman somaklonal akibat perubahan
kromosom
• Perubahan kromosom disebut abrasi
• Abrasi kromosom dibedakan menjadi abrasi
jumlah dan abrasi struktur
• Abrasi jumlah meliputi: euploid, poliploid, dan
aneuploid
• Abrasi struktur: delesi, duplikasi, inverse, dan
translokasi
Abrasi Kromosom
Aneuploidi
Autopoliploidi
Keragaman Somaklonal akibat Faktor
Fisiologis
• Perubahan fisiologis tanaman dapat terjadi akibat penambahan
ZPT
• Contohnya, pemberian auksin 2,4 D pada kultur kalus tanaman
kelapa sawit (Elaeis guineensis) menunjukkan keragaman
somaklonal di lapangan berupa buah bersayap (mantel) pada
bunga jantan dan betina
• Contoh lain: penambahan antibiotik pada media kultur jaringan
padi menyebabkan kasus albino. Albino terjadi akibat perubahan
metabolisme karbon. Akibatnya terjadi perubahan pada sintesis
pati, lintasan karoten, resistensi antibiotik, dan metabolisme
nitrogen
Keragaman Somaklonal akibat Faktor Genetik
• Keragaman genetik yang
terjadi selama proses
regenerasi kultur jaringan
merupakan perubahan tingkat
kromosom
• Meskipun terkadang fenotipe
sama, tetapi kemungkinan sel
nya berbeda
• Dengan kata lain: keragaman
sitologi terjadi diantara sel-sel
dalam suatu jaringan
Keragaman Somaklonal akibat Faktor
Biokimia
• Penyimpangan biokimia merupakan faktor yang paling banyak
menyebabkan terjadinya keragaman somaklonal pada kultur
jaringan
• Contoh: terjadinya metilasi dapat menyebabkan gen menjadi
tidak aktif
• Metilasi adalah munculnya gugus metil (CH3) pada nukleotida
Adenin dan Sitosin
• Contoh tanaman yang mengalami metilasi saat kultur jaringan:
jagung, kentang, anggur, sawit
• Belum diketahui apa penyebab lebih lanjut munculnya gugus metil
Mutagen Penginduksi Keragaman
Somaklonal
• Mutagen adalah agen yang digunakan untuk
menginduksi mutasi
• Mutagen dapat berupa bahan kimia atau sinar
yang bersifat elektromagnetik
• Mutagen kimia digunakan untuk induksi mutasi
kima pada kultur jaringan
• Mutagen sinar elektromagnetik digunakan
untuk induksi mutasi fisik
• Mutagen kimia,
contohnya: Etil
Metan
Sulfonat, Dietil
Metan
Sulfonat, Etilen
Amino
• Mutagen Fisik,
contohnya:
sinar gamma
dan sinar X
Mutasi Kimia
Gamma Chamber
Identifikasi Keragaman Somaklonal
• Keragaman somaklonal dapat diindentifikasi
melalui analisis molekuler atau analisis isoenzim
• Analisis molekuler dapat mendeteksi perubahan
DNA dan RNA melalui perubahan pita
kromosom
• Analisis isoenzim dapat mendeteksi perubahan
pada titik DNA yang tidak terdeteksi melalui
analisis molekuler
Analisis Molekuler untuk Identifikasi Mutan Kentang
(Solanum tuberosum) Tahan Salin
Klon kacang tanah (Arachis hypogea)
tahan penyakit busuk batang
• Induksi keragaman somaklonal telah dilakukan pada kacang tanah
untuk mendapatkan galur yang resisten terhadap cendawan
penyebab busuk batang (S rolfsii)
• Seleksi dilakukan dengan mengkulturkan embrio somatik (ES)
pada media kultur yang telah ditambahkan S rolfsii sebanyak 30%
sebanyak 3 kali subkultur
• Keragaman somaklonal diperoleh pada pengamatan kuantitatif
dan kualitatif
• Keragaman meliputi: percabangan berlebihan, daun variegata,
albino, tanaman steril, perubahan tinggi tanaman dan jumlah
polong
Kedelai (Glycine max) toleran cekaman
lingkungan
• Tanaman kedelai yang tahan kekeringan dan dan tahan
Alumunium juga telah diperoleh melalui induksi keragaman
somaklonal
• Varietas tersebut diperoleh dengan menyeleksi embrio somatik
secara in vitro
• Untuk menghasilkan varietas tahan Al, embrio somatik diseleksi
pada media yang telah ditambahkan Al dalam berbagai
konsentrasi
• Untuk menginduksi varietas tahan kekeringan, embrio somatik
diseleksi pada media yang ditambahkan PEG dalam berbagai
konsentrasi
Keragaman Somaklonal pada Artemisia
(Artemisia annua )
•
•
•
•
•
Tunas pucuk yang telah diberi
perlakuan mutagen fisik sampai 60 Gy
dapat tumbuh dan bermultiplikasi pada
media regenerasi MS + BA 0,3 mg/l
Pengaruh dosis iradiasi pada
pertumbuhan eksplan dapat dilihat
dari kecepatan pertumbuhan tunas
untuk masing-masing dosis iradiasi
yang diberikan.
Pada iradiasi dengan dosis 10-30 Gy
maka multiplikasi dan pemanjangan
tunas relatif cepat.
Banyaknya tunas/eksplan bervariasi
antara 2-4 buah/eksplan dan tinggi
tunasnya antara 4-7 cm
Pemberian iradiasi dengan dosis 10-20 Gy
tidak menimbulkan penghambatan
sehingga dianggap belum memberikan
efek mutasi.
Keragaman Somaklonal pada Jagung
(Zea Mays)
Keragaman karakter
kualitatif (warna) akibat
persilangan
Keragaman karakter kuantitatif akibat persilangan
Keunggulan Keragaman Somaklonal
• Secara ekonomi, penggunaan keragaman somaklonal
lebih murah dibanding hibridisasi atau transformasi gen.
• Kergaman somaklonal menggunakan beragam spesies
tanaman daripada transformasi genetik.
• Keragaman somaklonal tidak memerlukan identifikasi
sifat genetik, sedangkan pada teknik lain diperlukan
identifikasi sifat untuk mengisolasi gen.
• Banyak varian yang telah banyak dibentuk dari keragaman
somaklonal, frekuensi dan distribusi kombinasi genetik
bisa diubah.