3. keragaman genetik

KERAGAMAN GENETIK
KARAKTER TANAMAN
• Karakter kualitatif:
Karakter yang dikendalikan oleh gen sederhana
(satu atau dua gen) dan tidak atau sangat
sedikit dipengaruhi faktor lingkungan (warna
bunga, bentuk polong, warna polong)
• Karakter kuantitatif:
Karakter yang dikendalikan oleh banyak gen
yang masing-masing memiliki pengaruh kecil
pada karakter tersebut (produksi, kualitas hasil,
kadar protein dll).
KERAGAMAN TANAMAN
Berdasar penyebab keragaman:
1. Keragaman genetik  keragaman yang
disebabkan oleh faktor genetik (diwariskan).
2. Keragaman fenotip (teramati)  keragaman
yang disebabkan oleh faktor genetik dan
lingkungan
3. Keragaman lingkungan  keragaman yang
disebabkan oleh faktor lingkungan
KERAGAMAN TANAMAN
• Pemulia tanaman concern pada keragaman
genetik karena merupakan modal dasar perakitan
varitas baru.
• Ecologist/Agronomist lebih concern terhadap
keragaman lingkungan.
KERAGAMAN GENETIK SEBAGAI MODAL DASAR
PEMBENTUKAN VARIETAS
 Keragaman antar jenis tanaman
(padi, jagung, sorgum, kedelai, kacang panjang,
kacang tanah, semangka, melon, dsb.)
 Keragaman antar populasi/kelompok dalam jenis
sama (Padi: Rojolele, IR 36, C4, Ciherang dsb.)
 Keragaman antar invidu dalam populasi
(Contoh: populasi keturunan hasil persilangan)
PUSAT KERAGAMAN GENETIK TANAMAN
(CENTERS OF DIVERSITY) (VAVILOV)
1. Pusat Cina
2. Pusat India
2A. Pusat Indo-Malaya
3. Pusat Asia Tengah
4. Pusat Asia Timur Dekat
5. Pusat Mediteran
6. Pusat Ethiopia
7. Pusat Meksiko Selatan dan Amerika Tengah
8. Pusat Amerika Selatan
8A. Pusat Chili
8B. Pusat Brasilia-Paraguay
JENIS TANAMAN PADA PUSAT KERAGAMAN
1. Pusat Cina: kedelai, kara, gandum, jeruk, sorghum
2. Pusat India: padi, sorgum, mangga
2A. Pusat Indo-Malaya: pisang, kelapa, tebu
3. Pusat Asia Tengah: gandum, bawang merah, bawang putih
4. Pusat Asia Timur Dekat: melon, barley, alfalfa
5. Pusat Mediteran: asparagus, seledri, kobis
6. Pusat Ethiopia: gandum, sorghum, kopi
7. Pusat Meksiko Selatan dan Amerika Tengah: jagung, kapas,
kakao
8. Pusat Amerika Selatan: tembakau, tomat, kentang
8A. Pusat Chili: kentang
8B. Pusat Brasilia-Paraguay: kakao, nanas, karet
DAERAH KERAGAMAN TANAMAN BUDIDAYA
(ZEVEN AND ZHUKOVSKY, 1975; DAN ZEVEN AND DE WET, 1982)
• Daerah Chinese-Japanese
– Prosomillet, Fox tail millet, Naked oat
– Soybean, Adzuki bean
– Leafy mustard
– Orange/Citrus, Peach, Apricot, Litchi
– Bamboo, Ramie, Tung oil tree, Tea
• Daerah Indochinese-Indonesian
– Rice
– Rice bean, Winged bean
– Cucurbits/Ash gourd
– Mango, Banana, Rambutan, Durian, Bread fruit, Citrus/Lime,
Grapefruit
– Bamboos, Nutmeg, Clove, Sago-palm, Ginger, Taros and Yam,
Betel Nut, Coconut
DAERAH KERAGAMAN TANAMAN BUDIDAYA
(ZEVEN AND ZHUKOVSKY, 1975; DAN ZEVEN AND DE WET, 1982)
• Daerah Australian
- Eucalyptus, Acacia, Macadamia nut
• Daerah Hindustan
⁻ Rice, Little millet
⁻ Black gram, Green gram, Moth bean, Rice bean, Dolichos
bean, Pigeonpea, Cowpea, Chickpea, Horse gram, Jute
⁻ Eegplant, Okra, Cucumber, Leafy mustard, Rat’s tail radish,
Taris, Yams
⁻ Citrus, Banana, Mango, Sunnhemp, Tree cotton
⁻ Sesame, Ginger, Turmeric, Cardamon, Areanut, Sugarcane,
Black pepper, Indigo
DAERAH KERAGAMAN TANAMAN BUDIDAYA
(ZEVEN AND ZHUKOVSKY, 1975; DAN ZEVEN AND DE WET, 1982)
•
•
Daerah Central Asian
⁻ Wheat (Bread/Club/Shot),Rye
⁻ Allium/onion, Garlic, Spinach, Peas, Beetroot, Faba bean
⁻ Lentil, Chickpea
⁻ Apricot, Plum, Pear, Apple, Walnut, Almond, Pistachio,
Melon, Grape, Carrot, Radish
⁻ Hemp/Cannabis, Sesame, Flax, Safflower
Daerah Near-Eastern
₋ Wheat (Einkorn, Durum, Poulard, Bread), Barley, Rye/Secale
₋ Faba bean, Chickpea, French bean, Lentil, Pea
₋ Brassica oleracea, Allium, Melon, Grape, Plum,Pear, Appel,
Apricot, Pistachio, Fig, Pomegranate, Almond
₋ Safflower, Sesame, Flax
₋ Lupins, Medics
DAERAH KERAGAMAN TANAMAN BUDIDAYA
(ZEVEN AND ZHUKOVSKY, 1975; DAN ZEVEN AND DE WET, 1982)
• Daerah Mediterranean
₋ Wheat (Durum, Turgidum), Oats
₋ Brassica oleracea, Lettuce, Beetroot, Colza
₋ Faba bean, Radish
₋ Olive, Trifolium/Berseem, Lupin, Crocus, Grape, Fennel,
Cumin, Celery, Linseed
• Daerah African
₋ Wheat (Durum, Emmer, Poulard, Bread)
₋ African rice, Sorghum, Pearl millet, Finger millet, Teff
₋ Cowpea, Bottle gourd, Okra, Yams, Cucumber
₋ Castor bean, Sesame, Niger, Oil palm, Safflower, Flax
₋ Cotton, Kenaf, Coffee
₋ Kola, Bambara groundnut, Date palm, Ensete, Melons
DAERAH KERAGAMAN TANAMAN BUDIDAYA
(ZEVEN AND ZHUKOVSKY, 1975; DAN ZEVEN AND DE WET, 1982)
• Daerah European-Siberian
– Peach, Pear, Plum, Apicot, Apple, Almond, Walnut, Pistachio,
Cherry
– Cannabis, Mustard (black), Chicory, Hops, Lettuce
• Daerah South American
– Potato, Sweet potato, Xanthosoma
– Lima ban, Amaranth, Chenopodium, Cucurbita, Tomato, Tobacco,
Lupin
– Papaya, Pineapple
– Groundnut, Sea Island cotton
– Cassava, Cacao, Rubber tree, Passion fruit
DAERAH KERAGAMAN TANAMAN BUDIDAYA
(ZEVEN AND ZHUKOVSKY, 1975; DAN ZEVEN AND DE WET, 1982)
• Daerah Central American dan Mexican
₋ Maize, French bean, Potato, Cucurbita, Pepper/Chili, Amaranth,
Chenopodium, Tobacco, Sisal hemp, Upland cotton
• Daerah North American
₋ Jerusalem artichoke, Sunflower, Plum, Raspberry, Strawberry
LEMBAGA KERJASAMA INTERNASIONAL
PELESTARIAN SUMBERDAYA GENETIK TANAMAN
Nama Lembaga
CIAT (International
Center for Tropical
Agriculture)
Lokasi
Cali, Columbia
Tanaman Koleksi
padi, rumput pakan,
leguminosa, ketela pohon
CIMMYT (International El Batan,
Maize and Wheat
Meksiko
Improvement Center)
jagung, gandum
CIP (International
Potato Center)
Lima, Peru
kentang, ubi jalar
ICARDA (International
Center for Agriculture
in The Dry Area)
Aleppo, Syria
gandum, barley, faba bean,
pakan, leguminosa
LEMBAGA KERJASAMA INTERNASIONAL
PELESTARIAN SUMBERDAYA GENETIK TANAMAN
Nama Lembaga
Lokasi
ICRISAT (International Hyderabad,
Crop Research
India
Institute for Semi Arid)
IITA (International
Institute for Tropical
Agriculture)
Tanaman Koleksi
sorghum, millet, chickpea,
kacang tanah
Ibadan, Nigeria padi, kentang, ubi jalar, kacang
tanah, kedelai, jagung, ketela
pohon
IRRI (International Rice Los Banos,
Research Institute)
Filipina
padi
AVRDC (Asian
Vegetable Research
and Development
Center)
sayuran
Shanhua,
Taiwan
TAHAPAN KEGIATAN PEMULIAAN TANAMAN
Koleksi Plasma Nutfah
Karakterisasi
Seleksi
Perluasan keragaman genetik
Seleksi setelah perluasan keragaman genetik
Evaluasi dan Pengujian
Pelepasan Varitas dan Perbanyakan
KOLEKSI PLASMA NUTFAH DAPAT BERUPA
Species Budidaya
• Varietas komersial
• Landrace atau varietas lokal tradisional
• Breeding line
• Special genetic stock
Spesies Liar
• Langsung digunakan
• Digunakan secara tidak langsung
• Punya potensi untuk dimanfaatkan
KOLEKSI PLASMA NUTFAH DAPAT BERUPA
Koleksi plasma nutfah dapat berupa:
• Tanaman utuh
• Jaringan (dalam media kultur)
• Biji
• Pollen
• DNA
https://www.crops.org
www.treehugger.com
KARAKTERISASI
• Kegiatan mendeskripsikan semua karakter yang
dimiliki oleh sumber keragaman (koleksi).
• Deskripsi terutama untuk karakter yang
diwariskan.
• Karakter yang dideskripsi meliputi karakter
morfologis/agronomis, protein biji hingga
molekuler.
• Dilakukan untuk menyediakan informasi yang
berguna bagi pemanfaatan secara maksimal
koleksi yang dimiliki.
EVALUASI DAN SELEKSI
• Kegiatan menilai sumber keragaman yang ada
serta memilih genotip yang dikehendaki.
• Seleksi dapat dilakukan sebelum atau setelah
kegiatan hibridisasi (rekombinasi)
PERLUASAN KERAGAMAN GENETIK
• Perluasan keragaman genetik dilakukan apabila
karakter/kombinasi karakter yang dikehendaki
tidak tersedia.
• Perluasan keragaman genetik dapat dilakukan
dengan cara:
 Introduksi
 Hibridisasi
 Mutasi
 Poliploidisasi
 Rekayasa Genetika
 Fusi Protoplas
 Variasi somaklonal
INTRODUKSI
• Introduksi : mendatangkan tanaman dari tempat
yang berbeda (antar kota, antar negara, antar
lembaga)
• Penanganan varietas introduksi :
1. Bahan tetua (sumber gen)
2. Koleksi
3. Bahan seleksi
4. Langsung digunakan sebagai varietas baru
INTRODUKSI
HIBRIDISASI
• Hibridisasi : persilangan buatan yang dilakukan
antar tanaman dalam satu spesies, antar spesies
dalam satu genus, antar genus atau kerabat
liarnya
• Tujuan : mendapatkan kombinasi genetik (sifat)
yang diinginkan dari dua atau lebih tetua.
HIBRIDISASI
Tahapan hibridisasi:
1. Pemilihan tetua
2. Emaskulasi
3. Penyerbukan/polinasi dan pembungkusan bunga
4. Pelabelan
5. Ekstraksi (pemisahan biji dari buah)
Pemilihan tetua/jumlah tetua
Tergantung pada sifat unggul yang diinginkan,
kualitatif atau kuantitatif.
1. Sifat kualitatif:
Gen sederhana (monogenik), perbedaan fenotip =
perbedaan gen pengendali, pengaruh lingkungan
kecil sehingga lebih mudah diseleksi. Diperlukan
cukup 1 tetua.
2. Sifat kuantitatif:
Gen kompleks (poligenik),pengaruh
lingkungan besar sehingga seleksi tidak
mudah dilakukan. Diperlukan lebih banyak
tetua sebagai sumber gen.
Emaskulasi dan penyerbukan
• Emaskulasi : pengambilan kepala sari dari tetua
betina untuk mencegah penyerbukan oleh polen
sendiri atau polen asing yang tidak dikehendaki.
– Perlu mengetahui biologi bunga (morfologi dan
saat anthesis)
 Cara emaskulasi :
a. Mekanis
b. Fisik
c. Kimia
Emaskulasi dan penyerbukan
 Penyerbukan
a. pengumpulan polen
– perlu mengetahui fertilitas dan viabilitas polen
b. kesiapan stigma (kepala putik) menerima polen
(receptivitas stigma).
– perlu mengetahui kompatibilitas polen-stigma
Pembungkusan bunga betina
• Pembungkusan bunga betina dilakukan
sebelum/setelah emaskulasi, menghindari
polinator lain (serangga)
Catatan : pembungkusan bunga kadang perlu dilakukan pada bunga
jantan untuk menghindari tercemarnya polen dengan polen yang
lain.
Pelabelan
• Label meliputi : nama tetua, tanda X yang
melambangkan persilangan, tanggal persilangan
MUTASI
• Perubahan genetik yang terjadi pada gen (mutasi
gen) atau kromosom (mutasi kromosom)
• Terjadi secara alami (spontan) atau buatan
Mutagen:
1. Fisik : radiasi (sinar X, sinar gamma, sinar neutron)
2. Kimia : (ethylene amine, diethyl sulfate,
dimethyl sulfate, N-nitrosoethyl urea,
N-nitrosomethyl urea, methal sulfonate,
diepoxy butane, ethyleneoxide)
Contoh tanaman hasil mutasi
Sorghum hasil mutasi
Sumber : www.batan.go.id
Contoh tanaman hasil mutasi
Jeruk hasil mutasi
Sumber : http://io9.com/5791035/mutation-breeding-creates-the-worlds-mostperfect-orange
POLIPLOIDISASI
• Perubahan pada jumlah kromosom (trisomik=
2n+1) atau penggandaan set kromosom (x)
(triploid =3X, tetraploid =4X)
• Allopoliploidi : hasil persilangan antar tanaman
berbeda genom,
Contoh : Semangka 3X tanpa biji, berasal dari
persilangan semangka 2X dengan 4X
• Autopoliploidi: Penggandaan langsung dengan
menggunakan kolkhisin
Contoh : semangka 2X  4X
Contoh tanaman hasil poliploidisasi
Induksi poliploidi pisang secara in vitro telah menghasilkan beberapa tanaman
pisang tetraploid (Mas Madu) dengan daun jatuh, berbeda dibanding yang
diploid dengan daun ke atas. Ploidi sudah dikonfirmasi dengan flow cytometer
TUGAS PEKAN DEPAN
• Pelajari tentang ragam genetik, lingkungan dan
fenotip serta cara mengukurnya!
• Pelajari apa yang disebut heritabilitas!
• Pelajari berbagai metode menghitung
heritabilitas!
• Pelajari tentang kemajuan genetik dan cara
menghitungnya!
• Akan ditunjuk 1 kelompok yang akan
menerangkan salah satu tugas.