TEKNIK MUTASI UNTUK PEMULIAAN TANAMAN 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) 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 . Bioteknologi . Mutasi mutasi Tersedianya keragaman genetik yang luas sebagai bahan seleksi dan persilangan MUTASI Mutasi : perubahan pada materi genetik suatu makluk hidup yang terjadi secara tiba-tiba dan secara acak, serta diwariskan Mutasi : - Genetik (diturunkan) - Epigenetik (perubahan pada fenotipe) sehingga dapat kembali normal ) Tujuan : melalui mutasi: Pemuliaan telah menghasilkan berbagai varietas unggul komersial • Untuk meningkatkan kragamn genetik • Negara Asia, Eropa dan Amerika: menghasilkanmelakukan varietas baru seleksi paling sesuai Memungkinkan banyak, India, Rusia, Belanda, pemuliaan yg diikuti dikehendaki Amerika dan Jepang tujuan Secara alami sangat lambat MUTASI Mutasi buatan MUTAGEN Kimia: dari golongan alkyl: kolkisin, ethylamine, EMS, dan d ES Fisika: sinar x, sinar gamma, sinar beta (ion beam), neutron dll 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 LD50 Nilai LD50 : 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 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 Perubahan gen bersifat acak Kelemah an Perubahan sifat bukan yang dikehendaki Tidak dapat digunakan untuk memperbaiki karakter agronomi yang komplek Eksplan/bahan yang dapat digunakan Benih/biji, stek pucuk, kalus, supensi sel, protoplas Mutasi genom: perubahan jumlah kromosom (polyploid, haploid, dan euploid) Sifat dasar mutasi Mutasi kromosom: merubah Mutasi kromosom: tidaktidak merubah jumlah jumlaharrangement ( translokasi, - struktur - struktur arrangement ( translokasi, inversi, duplikasi, defisiensi) duplikasi, defisiensi) - geneinversi, mutation - gene mutation Mutasi di luar inti sel: mutasi yang terjadi di luar sitoplasma Mutasi gen Keragam an genetik Mutasi kromosom Mutasi titik : delesi, inversi • Mutasi kromosom : perubahan susunan kromosom dan jumlah kromosom: terjadi selama pembelahan meiosis (proses pembelahan sel gamet). • Perubahan susunan krom: delesi, duplikasi, inversi, translokasi • Translokasi: Masuknya kromosom terfragmentasi ke kromosom non-homolog . Bagian kromosom melepaskan dari satu kromosom dan bergerak ke posisi baru pada kromosom lain. • Delesi: Mutasi ini hasil dari kerusakan kromosom di mana bahan genetik menjadi hilang selama pembelahan sel. • Duplikasi: Duplikasi diproduksi ketika salinan tambahan dari gen yang dihasilkan pada kromosom. • Inversi: segmen kromosom rusak dibalik dan dimasukkan kembali ke dalam kromosom. Jika inversi meliputi kromosom sentromer, itu disebut inversi perisentrik. Jika melibatkan kromosom lengan panjang atau pendek dan tidak termasuk sentromer, itu disebut inversi parasentrik. Duplikasi Inversi Delesi Tranlokasi Perubahan jumlah kromosom: 1. Polyploidi : mengandung lebih dari 1 psng basa 2x+x 2x + 2 x – 4x 2 x ---- x 4x ---- 2x 2. An euploidy (terjadi selama pembelahan) 2 x + 1 (trisomic) 2 x -1 (monosomic) 2 n -2 = nulisomic n + 1 = disomic Kolkisin A ---AA AA --- AAA A contoh pada sorgum 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. Perubahan sifat karena pengaruh mutasi antara lain: Nama buah Karakter baru yang dihasilkan Apel Masak lebih awal, warna buah menjadi lebih merah, ukuran tanaman menjadi lebih pendek Aprikot Masak lebih awal 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 Peer jepang Resisten penyakit bercak hitam Nenas Duri berkurang, toleran kekeringan Plum Berbunga lebih awal Delima Tanaman menjadi lebih pendek Pepaya Tanaman menjadi lebih pendek Pear Resisten terhadap penyakit Peach Resisten terhadap penyakit dan, ukuran buah Kurma Resisten terhadap penyakit Jambu niji Biji berkurang, bentuk buah berubah Strawbery Daun menjadi lebih kecil, buah lebih panjang dan resistant terhadap Phytophthora cactorum Perubahan karakter Jumlah mutan Karakter baru pada Warna bunga 417 mutan tanaman hias 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 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. 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 bnyk menimbulkan prubhan genetik) • serta faktor lain seperti umur eksplan, jumlah sub kultur, lingkungan kultur, senyawa kimia yang ditambahkan POPULASI HASIL INDUKSI MUTASI SELEKSI POPULASI HASIL KERAGAMAN SOMAKLONAL KEGIATAN YANG PENTING Di lapang : di lahan dengan cekaman biotik/abiotik In vitro Seleksi In vitro Seleksi IN VITRO Aplikasi dalam kultur in vitro telah dikembangkan teknik seleksi in vitro untuk meningkatkan keragaman genetik tanaman . Seleksi in vitro: seleksi tingkat sel, populasi atau organ pada tahap dini . Menggunakan komponen seleksi sehingga perubahan sifat lebih terarah . Frekuensi diperolehnya tanaman yang diinginkan lebih besar Untuk kekeringan Untuk lahan masam Untuk penyakit layu Poly Etilen Glicol (PEG) Al dan PH rendah asam fusarat atau filtrat Ketahanan Jenis tanaman Keracunan aluminium Kedelai, tomat, carnation Fusarium spp Pisang, panili, abaka, kacang tanah Klorosulfuran dan Imidazilinone Jagung Helminthosporium sativum Gandum dan barley Skema umum pemuliaan melalui mutasi Generasi Karakterisasi M0 Biji, polen, organ vegetatif, kalus atau meristem yang telah diberi perlakuan mutagen fisika (radiasi) atau kimia M1 (M1V1) Tanaman ditumbuhkan dari biji (M1) atau propagul vegetatif M2 (M1V2) Populasi tanaman yang ditumbuhkan dari biji (M2) dipanen dari M1 atau (M1V1) atau organ vegetatif (M1V2) yang masing-masing M1V1. Seleksi dari mutan yang diinginkan dimulai dari generasi ini atau kemudian (M3-M8) (M1V3-M1V8) Seleksi lanjutan, konfirmasi genetik, multiplikasi dan uji stabilitas hasil di lapangan dari galur mutan 2-3 Generasi berikutnya Analisa komparatif dari galur mutan pada tahun- tahun yang yang berbeda 2-3 Generasi berikutnya Uji multilokasi sebelum dilepas sebagai varietas baru berbeda dan pada lokasi Berbagai perubahan sifat akibat variasi somaklonal Jenis tanaman tebu Sifat baru yang dihasilkan Resisten terhadap Fiji dan Downy mildew Eyespot Kentang Resisten terhadap Fusarium oxysporum dan Phytophtora infestans Jagung Resisten terhadap Helmintosporium maydis Gandum Resisten terhadap Helmintosporium Toleran panas/kekeringan Padi Tahan penyakit Blas Menjadi lebih pendek, resisten terhadap genangan, produksi lebih tinggi dan toleran garam tinggi Sorgum Toleran lahan masam Tanaman hasil variasi somaklonal yang telah dilepas Tanamaan Sifat baru Nama Kutivar Barley Produksi meningkat dan resisten AC Malone Downey mildew Wheat Perbaikan karakter agronomi dan Hezu 8 produksi Kentang Menghambat pencoklatan White baron Tomat Resisten terhadap Fusarium DNAP 17 Padi Resisten terhadap Picularia (blas) DAMA dan rasa lebih enak Resisten terhadap penyakit dan ONO Co 94012 rendemen gula lebih tinggi dan umur genjah Resiten Fusarium dan produksi buah Tai-Chiao No-1 lebih tinggi Formusa Warna merah dan kuning dalam satu Surya kiran bunga (IARI) Tebu Pisang Amarilis
