peran iptek nuklir dalam pemuliaan tanaman untuk - Digilib

Daftar isi
308
ISSN 0216 - 3128
Suranto, H.
PERAN IPTEK NUKLIR DALAM PEMULIAAN TANAMAN
UNTUK MENDUKUNG INDUSTRI PERTANIAN
SOERANTO,
H.
Puslitbang Teknologi Iso top dan Radiasi - BATAN
ABSTRAK
PERAN IPTEK NUKLIR DALAM PEMULlAAN
TANAMAN
UNTUK MENDUKUNG
INDUSTRI
PERTANIAN.
Pemuliaan tanaman memegang peranan penting dalam industri pertanian. khususnya dalam
perakitan varietas-varietas /lIIggul. Teknik mutasi mempakan salah satu metoda pemuliaan tanaman yang
banyak digwwkan. Teknik ini menggwwkan bahan mutagen. seperti sinar Gamma, untuk menginduksi
mutasi pada tanaman. Mutasi dapat meningkatkan keragaman genetik tanaman yang kemudian dijadikan
.febagai populasi damr U1lluk seleksi dan program pemuliaan lebih lanjut. Secara global. lebih dari 2000
va/'ietas mUlan dari bermacam jenis tanaman telah di/epas, sebagai varietas unggul di berbagai negara.
Sejumlah l4 varietas mutan tanaman dialllaranya berasal dari Indonesia, yaitu terdiri dari 10 varietas padi.
3 kedelai dan I kacang hijau.
Kala Kunci: pemuliaan tanaman. mutasi, varietas mutan, pertanian.
ABSTRACT
THE ROLE OF NUCLEAR SCIENCE IN PLANT BREEDING
TO SUPPORT AGRICULTURAL
INDUSTRY. Plalll breeding plays an importalll role in agricullllral industry especially in creating superior
pIa/II varieties. Mutation technique is one of breeding methods commonly used. This technique U.fes
mutagenic agelll, such as Gamma rays, to induce mutation in plants. Mutation can increase plant genetic
variations, providing a base population for selection andfurther breeding program. Globally. there are more
than 2000 mutant varieties of different crop species officially released a.f superior varieties in different
cO/llllries. Among those, a number of 14 mutant verieties arefromlndonesia.
consisting of lO rice. 3 soybean
and III/unghean varieties.
Key word: plalll breeding. mutation, mutant varietas. agricultural
PENDAHULUAN
I
ndustri pertanian di Indonesia akan tumbuh dan
berkembang
apabila
produk
pcrtanian
dapat
ditingkatkan
baik kuantitas
maupun
kualitasnya.
Sebagai negara agraris dengan kondisi lahan yang
luas dan subur, Indonesia
memiliki potensi dan
peluang yang bcsar untuk meningkatkan
produk
pcrtanian, schingga dapat mampu bcrsaing di pasar
global.
Upaya
yang
tclah
ditempuh
dalam
pcningkatan
produksi
pctanian
adalah
melalui
pcnerapan systcm panea usaha tani, yang salah satu
diantaranya
adalah pcnggunaan
tanaman yang dibudidayakan.
benih/
bibit unggul
Keunggulan suatu bcnih/ bibit tanaman pada
dasamya
ditentukan
olch faktor
gcnetik
(gen)
tanaman
itu sendiri.
Namun dernikian
eksprcsi
genctik tanaman pad a suatu lahan pcrtanian juga
dipcngaruhi
olch faklor non-gcnclik
(Iingkungan)
dan
adanya
intcraksi
dianlara
kcduanya.
Penanaman
lingkungan
mcningkatkan
gcnelik
unggul
pada
kondisi
yang
oplimal
dipaslikan
dapat
prod uk pcrtanian sceara nyata.
Upaya dalam pcrbaikan
gcnctik
ditcmpuh
mclalui pcnclitian
pcmuliaan
tananian
tanaman.
Pada
umumnya
pemuliaan
tanaman
bcrtujuan
untuk mcmperbaiki
varictas tanaman yang sudah
ada schingga mcnjadi Icbih unggul dalam bebcrapa
sifat,
misalnya
tanaman
mcnjadi
Icbih tahan
tcrhadap scrangan hama dan pcnyakit, bcrproduksi
Icbih tinggi, dan mcmiliki kualitas yang Icbih baik.
Untuk mcncapai tujuan tcrscbut pcmulia tanaman
rncnghendaki
adanya
tinggi schingga dapat
kcragaman
mclakukan
gcnctik
yang
sclcksi tan am an
sesuai dcngan
tujuan pcmuliaan
tanaman
Yang
dikchcndaki.
Pcningkatan
kcragaman
gcnctik
tanaman dapal ditcmpuh mclalui bcrmacam mctoda
pcmuliaan
lanaman
yailu
mctoda
introduksi.
selcksi, hibridisasi. biotcknologi
dan mulasi.
Pcmuliaan
tan am an dcngan tcknik mulasi
tclah mcnghasi!!:an
banyak variclas mUlan tanaman
komcrsial.
Sceara global. scjak lahun 1976 hingga
1996 pcrkcmbangan
pcrolchan
varictas
mulan
tanaman sangal pcsat dan pada tahun 2000 tcrealal
scbanyak
2252
variclas
mulan
lanaman
(Maluszynski
dkk., 2000). Sebagian
mutan
tanaman
dihasilkan
dari
besar varielas
bcnua
Asia.
kemudian Eropa dan Amcrika (Gambar I). Negara
yang paling banyak mcnghasilkan
varictas mutan
tanaman
adalah
Cina,
kcmudian
India.
Rusia,
Prosldlng Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nukllr
P3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Jull 2003
ISSN 0216 - 3128
Sural/to, H.
Belanda, Amerika dan Jepang (Gambar 2). Bahan
mutagen Yang paling ban yak digunakan dalam
memproduksi varietas mutan tanaman adalah sinar
Gamma, kemudian disusul sinar-X dan neutrons
(Gambar 3). Varietas mutan tanaman paling ban yak
diliasilkan adalah dari jenis tan am an biji-bijian
(serealia), kemudian kacang-kacangan, tanaman
industri, dan tanaman sayuran (Gambar 4). Khusus
untuk tanaman serealia, varietas mutan tanaman
padi paling ban yak dihasilkan kemudian disusul
tanaman barley dan gandum (Gambar 5). Khusus
untuk tanaman gandum di China, sebanyak 106
varietas yang dibudidayakan
secara komersial
adalah merupakan hasil penditian
pemuliaan
tanaman dengan teknik mutasi (Wang, 1998).
METODA PEMULIAAN
T ANAMAN
Introduksi
adalah
upaya
pemuliaan
tanaman dengan cara mendatangkan varietas dari
luar negeri/ wilayah yang kemudian diteliti daya
adaptasinya
di
daerah
setempat.
Tanaman
introduksi yang terseleksi memiliki day::. adaptasi
baik, berproduksi tinggi dan atau memiliki sifat
keunggulan
lainnya kemuoian dapat dilepas
menjadi varietas unggul baru. Sebagai contoh,
varietas unggul gandum "Timor dan Nias" adalah
merupakan hasil penelilian pemuliaan tanaman
mclalui
meloda
introduksi.
Seperti
laporan
kemajuan penelitian gandum (Bahar dkk., 1988)
yang dikutip oleh Jusuf (2002), semenjak tahun
1981 penelitian gandum di Indonesia digalakkan
kembali dengan jalan mengintroduksi galur dan
varietas dari daerah penghasil gandum serta pusat
penelitian
gandum dan jagung
internasional
(CIMMYT).
Pada tahun
1993 Departemen
Pertanian telah melepas dua varietas gandum
unggul yang masing-masing diberi nama "Timor
dan Nias". Berdasarkan
atas deskripsi yang
diberikan (J usuf, 2002), varietas "Tirnor" asal
usulnya be rasa I dari galur "Punjab 81" yang
diinlroduksi dari India, - sedangkan "Nias" asal
usuInya berasal dari galur "Thai 88" yang
diinlroduksi dari Thailand. Kedua varietas gandum
unggul lersebul lelali diliji mclalid serangkaian u]i
adaplasi di daerah largel pengembangan
di
Sumalera Baral, Jawa Barat, Jawa Titnur dan
Timor Timur dengan rala-rata hasil mencapai 2 ton!
ha dengan uniur panen masing-masing 85 dan 90
hari bila dilanam pada ketinggian 900 m dpl.
Pemuliaan
lanaman
dengan
scleksi
dilakukan dengan cara memilih genetik unggul dari
sumber plasma nutfah yang ada kemudian
dikembangkan lebih lanjut menjadi varietas unggul
baru. Metoda seleksi sering dikombinasikan dengan
persilangan (hibridisasi). Sejak dikenalnya hukum
Mendel dalam ilmu genelika, pemuliaan lanaman
lebih inlensif dilakukan-dengan hibridisasi yailu
309
melalui persilangan tanaman (dalarn spesies sarna)
yang memiliki sifat-sifat genetik yang berbeda.
Perpaduan genetik antara kedua tanaman yang
disilangkan diharapkan menghasilkan rekombinasi
baru yang kemudian melalui proses seleksi dapat
menghasilkan galur atau varietas unggul tanaman.
Sampai kini telah banyak dilaporkan varietas
unggul tanaman yang dihasilkan melalui metoda
hibridisasi yang memiliki nilai ekonomi tinggi.
Sejalan dengan semakin berkembangnya
ilmu genetika, maka akhir-akhir
ini dikenal
pemuliaan
tanaman
dengan
menggunakan
bioteknologi.
Pada prinsipnya teknik ini mirip
dengan hibridisasi,
hanya saja materi yang
disilangkan (ditransfer) pada teknik bioteknologi
berada pada tingkat gen. Transfer gen dapat
dilakukan baik dalam spesies tan am an yang sarna
maupun yang berbeda. Gen yang ditransfer
seharusnya telah diidentifikasi sebagai gen unggul
pengonlrol sifat lertentu, misalnya gen pengonlrol
ketahanan terhadap serangan harna dan penyakit.
Tanaman yang telah menerima transfer gen dikenal
sebagai tanaman transgenik, dan apabila tanaman
transgenik memang memiliki keunggulan maka
dapat dilepas menjadi varietas unggul baru. Namun
demikian, di banyak negara penggunaan tanaman
transgenik
sampai kini masih berada dalam
perdebatan
(konlroversi)
karena pemanfaatan
tanaman transgenik sangat terkait erat dengan isyu
keamanan hayati (biosafety), keamanan pangan
(food
safety)
dan
keamanan
lingkungan
(environmental safely), Setiap negara, termasuk
Indonesia,
perlu
menetapkan
peraluran
alau
regulasi
khusus
untuk
menjamin
kearnanan
penggunaan tanaman lransgenik.
MUTASI
MAN
DALAM
PEMULIAAN
TANA-
Mutasi
adalah perubahan pada materi
genetik suatu makhluk yang lerjadi secara. tiba-liba
dan acak, dan' merupakan dasar bagi sumber
variasi organisme hid up yang bersifal terwariskan
(heritable). Mutasi dapal lerjadi secara seponlan di
alam (spontaneous mlltation) dan dapat juga terjadi
inelalui
induksi
(induced
niulalion).
Secara
mendasar tidak terdapat perbedaan antara inulasi
yang terjadi secara alanii dan mutasi hasil induksi.
Keduanya dapat menimbulkan
variasi genelik
un!uk dijadikan dasar seleksi tanaman, baik scleksi
secara alami (evolusi) maupun sclcksi sccara
buatan (pemuliaan).
Dalam bidang pemuliaan tanaman, metoda
mUlasi dapat meningkatkan keragaman genetik
tanaman
sehingga
memungkinkan
pemulia
melakukan seleksi genotipe tanaman scsuai dengan
tujuan pemuliaan yang dikehcndaki. Mutasi induksi
Prosldlng Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nukllr
P3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003
310
ISSN 0216 - 3128
dapat dilakukan pada tanaman dengan perlakuan
bahan mutagen tertentu terhadap organ reproduksi
tanaman seperti biji, stek batang, serb uk sari, akar
rhizome, kultur jaringan dan sebagainya. Apabila
proses mutasi alami terjadi secara sangat lamb at
maka percepatan, frekuensi dan spektrum mutasi
tanaman dapat diinduksi dengan perlakuan bahan
mutagen tertentu (IAEA, 1977; Novak dkk., 1992;
Van Harten, 1998). Pada umumnya bahan mutagen
bersifat radioaktif dan memiliki energi tinggi yang
berasal dari hasil reaksi nuklir.
Guanine-Cytosine.
Contoh mutasi yang paling
sering ditimbulkan oleh mutagen kimia adalah
perubahan basa pada struktur DNA yang mengarah
pada pembentukan 7-alkyl guanine (IAEA, 1977).
>Jit"\t.':'
Bahan mutagen yang sering digunakan
dalam penelitian pemuliaan tanaman digolongkan
menjadi dua kelompok yaitu mutagen kimia
(chemical mutagen) dan mutagen fisika (physical
mutagen). Mutagen kimia pada umumnya berasal
dari senyawa alkyl (allcylating agents) misalnya
seperti ethyl methane sulphonate (EMS), diethyl
sulphate
(dES),
methyl methane
sulphonate
(MMS), hydroxylamine, nitrous acids, acridines
dan sebagainya (IAEA, 1977). Mutagen fisika
bersifat sebagai radiasi pengion (ionizing radiation)
dan termasuk diantaranya adalah sinar-X, radiasi
Gamma, radiasi beta, neutrons, dan partikel dari
asclerators (IAEA, 1977; Van Harten, 1998).
Baik mutagen kimia maupun mutagen fisika
memiliki energi nuklir yang dapat merubah struktur
materi genetik tanaman. Perubahan yang tedjadi
pada materi genetik dikenal dengan istilah mutasi
(mutation). Secara relatif, proses mutasi dapat
menimbulkan perubahan pada sifat-sifat genetis
tanaman baik ke arah positif maupun negatif, dan
kemungkinan mutasi yang terjadi dapat juga
kembali normal (recovery'). Mutasi yang terjadi ke
arah "sifat positif dan terwariskan (heritable) ke
generasi-generasi
berikutnya merupakan mutasi
yang dikehendaki oleh pemulia tanaman pada
umumnya. Sifat positif yang dimaksud adalah
relatif tergantung pada tujuan pemuliaan tanaman.
Mutagen kimia dapat menimbulkan mutasi
melalui beberapa cara. Gugusan alkyl aktif dari
bahan mutagen kimia dapat ditransfer ke molekul
lain pada posisi dimana kepadatan elektron cukup
tinggi seperti phosphate groups dan juga molekul
purine dan pyrillfidine yang merupakan penyusun
struktur dioxiribonucleic
acid (DNA). Seperti
diketahui urnum, DNA merupakan struktur kimia
yang membawa gen. Basa-basa yang menyusun
struktur DNA terdiri dari adenine, guanine,
I hyil/fil/e, dan cytosine. Adenine dan guanine
merupakan basa bercincin ganda (double-ring
bases) disebut purines, sedangkan thymine dan
cytosine bcrcincin tunggal (single-ring bases)
disebut pyrinfidines.
Struktur molekul DNA
berbcntuk pilitan ganda (double helix) dan tersusun
atas pasangan
spcsifik Adel/il/e-Thymine
dan
Prosldlng Pertemuan dan Presentasillmiah
P3TM-BATAN
Surallto, H.
Seperti disebut di atas mutagen fisika
bersifat sebagai radiasi pengion (ionizing radiation)
yang dapat melepas energi (ionisasi), begitu
melewati atau menembus materi. Mutagen fisika
termasuk diantaranya sinar-X, radiasi Gamma,
radiasi beta, neutrons, dan partikel dari akselerators
sudah urnum digunakan dalarn pemuliaan tanaman
(IAEA, 19-71 ; Van Harten, 1998). Karakteristik
untuk masing-masing jenis radiasi disajikan dalam
I. Begitu materi reproduksi tanaman
Tabel
diradiasi, proses ionisasi akan terjadi dalam
jaringan dan dapat menyebabkan perubahan pada
jaringan itu sendiri, sel, genorn, kromosom, dan
DNA atau gen. Perubahan materi genetik pada
tingkat genom, kromosom, dan DNA atau gen
dikenal dengan istilah mutasi (mutation), sering
diekspresikan
dengan
peningkatan
keragaman
genetik tanaman yang menjadi dasar proses seleksi
dalam pemuliaan tanaman.
MACAM MUTASI
Mutasi Genom (Genome Mutation)
Poliploidi
pada tanaman mcncerminkan
bahwa satu atau lebih set kromosom ditambahkan
pada
kromosom
diploid
misalnya
triploid
disimbolkan
2x+x=3x,
tetraploid
2x+2x=4x
(dimana x adalah jumlah kromosom dasar).
Haploidi (dari diploid i) atau polihaploidi
(dari
poliploidi) mencerminkan status tanaman yang
memiliki separuh dari jumlah kromosom normal
misalnya 2x 4 X, 4x 4 2x dan seterusnya.
Aneuploidi mencerminkan status tanaman yang
memiliki
penambahan
atau.
pengurangan
kromosom dari pasangan normalnya, misainya
2x+1, 2x-l, 3x+l, 4x-l, 4x+2 dan sebagainya.
Pengaruh
beberapa
mutagen
kimia,
sepcrti
colchicine atau nitrous oxide dapat merubah tingkat
ploidi pada genom tanaman, misalnya A 4 AA,
AA 4 AAAA dan seterusnya.
Sebagai contoh mutasi genom, beberapa
mutan tanaman sorghum yang diinduksi dengan
colchicine telah dilaporkan (lAEA, 1977) sebagai
hasil mutasi genom dengan pengurangan jumlah
kromosom
(haploid i) yang kemudian
diikuti
dengan diploidisasi. Sedangkan pengaruh mutagen
fisika (radiasi sinar Gamma) pada mutasi genom
telah dilaporkan pada mutan tanaman barley,
dimana terjadi perubahan genom tanaman menjadi
aneuploidi (lAEA, 1977).
Penelltlan Casar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nukllr
Yogyakarta,
8 Juli 2003
Surallto,
II.
ISSN 0216 - 3128
31/
Tabell. Karakteristik berbagai jenis radiasi.
Tipe Radiasi
Tembus
Reaktor
Radiasi
Sampai
Sampai
Radioistope
be
beberapa
be
rap
Daya
mm
aselerator
berubah
Beberapa
mm.
Reaktor
Sedikit
Inti
2-9
Me
Helium
Radiasi
nuklir
mm
V
atau
Partikel
reaksi
MeV
tidak
nuklir
Sumber
Mesin
sinarsampai
Sampai
Radioisotop
Radioisotop
Sampai
berjuta
beberapa
Sampai
beberapa
eV
dan
Deskripsi
Energi
elektomagneti
ban
yak
em
Kurang
dari
IXka
50-300
kV
Banyak
Inti
Banyak
Hidrogen
cm
cm
Berupa
elektron
MeV
GeV
Sampai
ban yak cm
Mutasi Kromosom (Chromosome Mutation)
Pengaruh
bahan
mulagen,
khususnya
radiasi, yang paling banyak terjadi pada kromosom
lanaman
adalah
peeahnya
bcnang
kromosom
(chromosome
breakage
alau
chromosome
aheratioll). Pecahnya
bcnang
kromosom
dibagi
dalalll
4
kclompok
yailu
translokasi
(trallslocatioll.I'), invcrsi
(inversioll.l'), duplikasi
(duplicatioll.l'), dan defisiensi (deficiencies).
Translokasi
tcrjadi
apabila
dua bcnang
kromosom
patah sctelah terkena energi radiasi,
kemudian
palahan
benang kromosom
bergabung
kembali dengan cara baru. Patahan kromosom yang
satu berpindah alau bertukar pada kromosom yang
lain sehingga
terbentuk
kromosom
baru yang
berbeda
dcngan
kromosom
aslinya. Translokasi
dapal
terjadi
baik
di dalam
saW kromosom
(intrachrolllosollle)
maupun
an tar
kromosorn
(interchrolllosollle). Translokasi
sering mengarah
pada kelidakseimbangan
garnet sehingga
dapat
(sterility)
karcna
menycbabkan
kcmandulan
terbcnluknya
chromatids
dcngan
duplikasi
dan
pcnghapusan,
Alhasil, pcmasangan
dan pemisahan
gamcl jadi lidak lcratur
schingga
kondisi
ini
aneuploidi.
Illenycbabkan
tcrbcnluknya
lanaman
Translokasi
dilaporkan
lclah terjadi pada tanaman
Acgilops umbellulala
dan Triticum acstivum yang
menghasilkan
mutan
tanaman
tahan
penyakit
(Knott, 1971).
Inversi lcrjadi karcna kromosorn patah dua
kali sccara simullan setelah terkena cnergi radiasi
dan segmen yang patah tersebut berolasi 1800 dan
Illcnyatu kcmbali. Kejadian bila celltrOlllere berada
pad a bagian kromosom.
yang terinversi
disebut
pericentric, scdangkan bila centromere berada di
luar kromosom yang terinversi disebut paracentric.
Inversi pcriccnlric
berhubungan
dcngan duplikasi
at au
penghapusan
chromatid
yang
dapat
menyebabkan
aborsi
garnet
atau
pengurangan
frequcnsi rekombinasi
garnet. Perubahan
ini akan
ditandai dengan adanya aborsi tepang sari atau biji
tanaman, scperti yang terjadi pada tanaman jagung
dan barley (lAEA,
1977). Inversi dapat terjadi
sccara
sponlan
atau
diinduksi
dcngan
bahan
mulagcn,
dan dilaporkan
bahwa
slcrililas
biji
tanaman heterosigot dijumpai
Icbih rendah pada
kcjadian inversi daripada translokasi.
Duplikasi
mcnampilkan
cara pcningkatan
jumlah gen pada kondisi diploid. Dulikasi dapat
terjadi melalui beberapa
cara scperti: pematahan
kromosom
yang
kemudian
diikuti
dengan
transposisi segmen yang patah, penyimpangan
dari
crossing-over
pada
meiosis (fase
mekanisme
pcmbclahan
sel),
rekombinasi
kromosom
saat
lcrjadi translokasi, sebagai konsckucnsi dari inversi
hcterosigot,
dan
scbagai
konsekuensi
dari
pcrlakuan
bahan
mutagen.
Beberapa
kejadian
duplikasi
telah dilaporkan
dapat
miningkatkan
viabilitas
tanaman
(Gustafsson,
1954). Pcngaruh
radiasi
terhadap
duplikasi
kromosom
lclah
dipclajari
pada bcbcrapa
lanaman sepeni jagung
(Laugnan,
1949), kapas (Slcphens,
195 I). dan
Barlcy (Nilan, 1964).
Dcfisicnsi
adalah
pcnghilangan
saW atau
lebih segmen gen pada kromosom.
Pcnghilangan
dapat
tcrjadi
pada
scgmcn
panjang
Icngan
kromosorn
sepcrli yang dilaporkan
pada tanaman
gandum (MacKcy, 1954). Tcrganlung
pada gcn dan
tingkat
ploidi,
defisiensi
dapal
mcnyebabkan
kcmalian,
scparuh
kcmatian,
atau mcnurunkan
viabililas.
Pada
lanaman
dcfisicnsi
yang
ditimbulkan
oleh
perlakuan
bahan
mUlagen
(radiasi)
sering
ditunjukkan
dcngan
munculnya
1967). Kejadian mutasi
mutasi klorofil
(Walles,
klorofil biasanya dapal diamati pad a stadia muda
Proslding Pertemuan dan Presentasilimiah Penelitlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nuklir
P3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003
312
ISSN 0216 - 3128
(seedling stage), yaitu dengan adanya perubahan
warna daun tanaman.
Mutasi Gen (Crene or Point Mutation)
Sesuai dengan konsep genetika, informasi
genetik tersimpan dalam rangkaian polinukliotida
yang membentuk struktur pilitan ganda (double
helix) disebut DNA (RNA dalam kasus beberapa
virus). Empat nukliotida yang berbeda terdiri dari
basa purine (adenine dan gaunine) dan pyrimidine
(thymine dan cytosine), dihubungkan bersama
melalui ikatan fosfat dan gula (deoxyribose). Bahan
mutagen tertentu dapat menginduksi perubahan
spesifik susunan pasangan basa dalmn struktur
DNA. Perubahan yang terjadi disebut mutasi gen
yang digolongkan menjadi dua katagori yaitu
microlesiolls
dan macrolesiolls.
Microlesiolls
adalah mutasi dimana terjadi substitusi pasangan
basa, transisi atau transversi pasangan basa, dan
penyisipan baru pasangan basa. Macrolesions
adalah mutasi,
dimana terjadi penghapusan,
duplikasi atau penyusunan kembali pasangan basa.
Mutasi microlesiolls sering juga disebut mutasi titik
(point mutation).
Mutagen kimia biasanya erat berhubungan
dengan mutasi microlesiolls sedangkan mutagen
kimia (radiasi) dengan mutasi macrolesiolls. Mutasi
gen sering berasosiasi dengan fenomena sterilitas
dan kematian, seperti misalnya dalam pengaruhnya
mencegah terbentuknya bivalensi dalam meiosis.
Pada mutan homosigot hal ini sangat berpengaruh
terhadap penurunan produktivitas dan daya saing
mutan sehingga dapat merugikan. Namun pada
heterosigot mutan, mutasi gen dapat mengarah
pada peningkatan viabilitas dan daya saing mutan,
seperti yang telah diteliti pada tanaman Zea,
Hordellm, Oryza, Allfirrhillm, Delphium, Pharbilis,
Lath)'rlIs, dsb (lAEA, 1977).
Di Indonesia, pengaturan dan penggunaan
bahan nuklir (radioisotop dan radiasi) di berbagai
bidang penelitian dilakukan oleh Badan Tenaga
Nuklir Nasional (BAT AN). Sebagai salah satu
lembaga riset di Indonesia, BAT AN telah ban yak
melakukan penelitian. aplikasi teknologi nuklir di
bidang pertanian, khususnya pemuliaan tanaman.
Peranan tenaga nuklir dalam pemuliaan tanaman
terutama terkait dengan kemarnpuannya dalam
menginduksi mutasi seperti telah diuraikan di atas.
Pemu/iaan Mutasi di Indonesia
Penelitian pemuliaan mutasi tanaman di
Indonesia pada umumnya dilakukan di Badan
Tenaga Nuklir Nasional (BAT AN), bekerjasama
dengan Departcmen Pertanian, Lembaga Riset lain,
dan Pcrguruan Tinggi. Sesuai dengan sejarah
SATAN, pada tahun 1954 bcrdasarkan keputusan
Suranto, H.
Presiden RI nomor 230 tahun 1954, Pemerintah
membentuk
Panitia Negara
untuk penelitian
radioaktivitas dengan tugas melakukan penelitian
tingkat radioaktivitas di atmosfir Indonesia yang
mungkin
ditimbulkan
oleh
adanya
percobaan-percobaan nuklir di laut Pasifik. Sejak itu
dimulailah kegiatan di bidang nuklir (tenaga atom).
Ruang lingkup kegiatan maupun volume yang
menggunakan tenaga atom meningkat maka panitia
tersebut pada tahun 1958 ditingkatkan menjadi
Lembaga Tenaga Atom Nasional (LTAN), yang
dibentuk dengan peraturan pernerintah nomor 65
tahun
1958,
dan
akhirnya
berdasarkan
undang-undang
nomor 31 tahun 1964 LTAN
diubah menjadi Badan Tenaga Atom Nasional
(BATAN).
Untuk melaksanakan tugas pokok BAT AN
seperti diamanatkan
baik oleh undang-undang
tahun 1964 maupun pelaksanaan berupa peraturan
pemerintah tahun 1965, maka diperlukan struktur
organisasi yang kuat sehingga pelaksanaan tugas
dapat berjalan dengan berdaya guna dan berhasil
guna. Dengan berkembangnya struktur organisasi
BATAN, maka pada tanggal 20 Desember 1966,
berdasarkan Surat Keputusan Direktur Jenderal
nomor
22/0/NV1966
telah
dibentuk
Pusat
Penelitian Tenaga Atom Pasar Jumat (PPTA Pasar
Jumat) sebagai hasil peleburan dua proyek SATAN
yaitu Proyek Isotop dan Laboratorium. serta Proyek
Bahan-bahan Tenaga Atom.
Dalam perkembangan
selanjutnya PPT A
Pasar Jumat berubah nama menjadi Pusat Aplikasi
Isotop dan Radiasi (PAIR). Pada tahun 1999, PAIR
berubah nama menjadi Pus at Penelitian dan
Pengembangan
Teknologi
Isotop dan Radiasi
(P3TIR). Tugas pokok P3TIR adalah melaksanakan
sebagian tugas tugas pokok SATAN di bidang
penelitian dan pengembangan penggunaan teknik
nuklir dalarn berbagai bidang seperti industri,
hidrologi, kimia, lingkungan, biologi, peternakan,
dan pertanian.
Fasilitas dan Prosedur Kerja
Untuk mendukung penelitian pemuliaan
tanaman dengan teknik mutasi, di BAT AN tersedia
fasilitas penelitian
berupa Gamma chamber,
Gamma
cell,
Gamma
room,
laboratorium,
laboratorium kultur jaringan, ruang tumbuh, rumah
kaca, dan kebun percobaan. Gamma chamber
model 4000A memiliki sumber sinar Gamma dari
Cobalt-60 dengan aktivitas awal sebesar 3474.6632
Curies. Gamma cell model GC-220 memiliki
sumber sinar Gamma dari Cobalt-60 dengan
aktivitas
awal sebesar
10.697 Curies. Pada
umumnya Gamma chamber dan Gamma cell
digunakan untuk penelitian yang memerlukan
perlakuan radiasi akut (acClae irradiation), yaitu
radiasi dengan laju dosis tinggi seperti pada
Proslding Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir
P3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Jull 2003
Surallto, H.
ISSN 0216 - 3128
biji-bijian atau materi reproduktif tan am an lainnya.
yang berukuran
kecil. Sedangkan
untuk penelitian
yang
memerlukan
perlakuan
radiasi
kronik
(chronic
irradiation),
yaitu radiasi dengan laju
dosis rendah seperti terhadap
tanaman pot at au
tanaman
dalam
media
kultur
jaringan,
dapat
digunakan
Gamma
room. Gamma
room model
Panoramic
Batch Irradiator
yang ada di BAT AN
memiliki
sumber
sinar Gamma
dari Cobalt-60
dengan aktivitas awal sebesar 75.000 Curies.
Setelah
perlakuan
radiasi
dengan
sinar
Gamma,
materi
reproduktif
tanaman
kemudian
ditumbuh-kembangkan
di ruang tumbuh,
rumah
kaca, at au langsung di kebun percobaan.
Analisa
mutan tan am an dilakukan di laboratorium,
biasanya
dengan membandingkan
sifat-sifat genetik, biologi
dan
agronominya
terhadap
tanaman
kontrol.
Analisa mutan dapat juga dilakukan
baik secara
visual fenotipa maupun secara biologi molekuler
seperti dengan teknik RAPID atau bioteknologi
Tabel
Padi
lainnya.
tanaman
313
Secara ringkas prosedur kerja pemuliaan
dengan
teknik
mutasi
khusus
untuk
tanaman serealia,
Garnbar 6.
Hasil-hasil
berserbuk
Yang Tclah
sendiri disajikan
Dicapai
Salah satu kcgiatan
di bidang
pertanian
adalah
penelitian
pemuliaan
tanaman
dengan
menggunakan
teknik mUlasi (mutation
breeding).
Kejadian
mUlasi direlleksikan
dalal1l munculnya
keragaman
genetik
tanaman,
yang
kemudian
melalui proses seleksi dan pengujian
lebih lanjul,
memungkinkan
dilperolehnya
suatu varietas unggul
tanaman. Penelitian pemuliaan mulasi di BAT AN
sebetulnya
telah dimulai sejak laliun 1970, yaitu
dengan program perbaikan varietas tanaman padi.
Sampai' kini BAT AN telah menghasilkan
beberapa
mutan
tanaman
pangan
yang dilepas
sebagai
varietas unggul oleh Deparlemen
Pertanian seperti
tersaji dalain Tabel 2.
2.
Varietas mlltan tanaman pangan hasil fiset BA TAN yang te/all dilepas
varietas IIngglll alell Departemel1 Pertanial1.
I Call1arVarictas
Meralus
Atol1lita1SK
Atomita-2
1991
1998
TeIH!!!er
Muria
1991
2001
Meraoke
1982
Atomita-3
Atomita-4
1983
1987
Nama
Cilosari
1996
1992
1990
Dokumcn
Rcsmi
SSK
K Mentan
Menlan
No.899/KntsrI'P.240/l1
/98
I06/Knls/TP.240/3/l991
I124/Kpts/TP.240/2/2003
8/Knl,s/TP.240/l/l987
Winongo
Kahayan
Situgintung
No.
I09/KptsrI'P.240/3/l
99 I 1I
Tahun2002
Pelcpasan
No.582/Kpts/TP.240/8/90
Mentan
No.
125/Kpts/TP.240/2/2003
No.553/Kptsn'p.240/l
0/200
No.632/Kpls/TP.31
No.552/Kpts/TP.240/l
0/7/1996
No.879/Kpls/UnYI2/l992
No.606/KpISrrp.240/l1/92
No.97/Kptsrrp.240/3/l991
No.TP.240/369/Kpts/Uni/6/83
No. Woyla
Kedelai
Kaeang hijau
KESIMPULAN
Iptek nuklir dapal berperan dalarn pel1luliaan
tanal1lan
untuk
l1lendapatkan
varietas-varietas
llngglll tanaman.
Seeara
global,
aplikasi
iplek
nllklir di bidang ini telah l1lenghasilkan lcbih dari
2000
varietas
unggul
dari
bermaearn
spesies
tanaman di berbagai negara. Ketersediaan
varietas
unggul
tanal1lan
sangat
diperlukan
dalarn
pembangunan
industri pertanian di Indonesia. Riset
pemuliaan
tanaman
dengan
teknik mutasi telah
dilakukan oleh BA TAN. Hasil yang telah dicapai
dalam
sebagai
berupa varietas mutan tanaman yang lerdiri dari 10
varietas padi, 3 variclas kedelai, dan 1 varietas
kaeang hijau. Kescillruh
varietas mutan tanaman
[crsebut
Lelah discrtifikasi
dan
dilcpas
olch
Dcpartel1l0n pcrtanian, RI sebagai variclas unggul.
dan siap unLuk dikcmbangkan
dalam l1lendukllng
pernbangunall
industri pertanian.
DAFTAR PUSTAKA
I. Bahar, H.; Kaher,
Azwar, B. (1988)
A.; Jamin,
Kemajuan
D.; Kari, Z.; L.,
pcnclitian lerigu
Prosiding Pertemuan dan Presentasilimiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir
P3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juti 2003
Surallto, H.
ISSN 0216 - 3128
314
di Balittan Sukarami, Makalah disajikan pada
Review Program dan Penelitian Balittan
Sukarami, 8 -10 Juni 1988.
2. Gustafsson, A. (1954). Mutation, viability and
population structure, Acta Agric. Scand. IV,
p601-632.
3. IAEA. (1977). Manual on mutation breeding.
Tech. Rep. Ser. No. 119. Sec. Ed. Joint
FAO/IAEA Div. of Atomic Energy in Food
and Agriculture. 287 pp. ISBN 92-0-115077-6.
14.Wang,
L.
(1998).
Methodology
of
enhancement
genetic
diversity
for crop
improvement by induction mutation in China.
Proceedings of Seminar on Methodology for
Plant Mutation Breeding held in Kuala
Lumpur, Malaysia, 26 Oct.-I Nov. 1998. pl-8.
LAMPIRAN
7
ia13
Eropa
4. Jusuf, M. (2002).
Hasil-hasil
penelitian
budidaya
gandum
dan
strategi
pengembangannya di masa datang. Makalah
disajikan
dalam
Pertemuan
Koordinasi
Penelitian dan Pengembangan Gandum, Dirjen
Bina Produksi Tanaman Pangan, Departemen
Pertanian, 3-4 September 2002 di Pasuruan,
Jawa Timur.
5. Knott, D. R. (1971). The transfer of genes for
disease resistance from alien spesies to wheat
by induced translocations. Mutation Breeding
Oor Disease Resistance. (Proc. Panel Vienna,
1970), IAEA, Vienna, p67 -77.
6. Laugnan, J. R. (1949). The action of allelic
forms of gene A in maize. 11.The relation of
crossing over to mutation of A, Proc. Natl.
Acad. Sci. USA 35, pI67-178.
7. MacKey, J. (1954). Neutron and X-ray
experiments in wheat and a revision of the
speltoid problem. Hereditas 40, p65-180.
8. Maluszynski, M.; Nichterlein, K.; Van Zanten,
L.; Ahloowalia,
B. S. (2000). Officially
released mutant varieties - Tlie FAO/IAEA
Database, Mutation Breeding Revien No. 12,
December 2000. Joint FAO/IAEA Division,
Vienna, Austria. 84p. ISSN 1011-2618.
9. Nilan, R.A. (1964). The cytology and genetic
of barley. Monographic Suppl. No.3,
Res.
Studies, Washington State University, 3 1, P 1
-278.
10.Novak, F. J. and Brunner, H. (1992). Plant
breeding: induced mutation technology for
crop improvement. IAEA Bulletin, Vol. 34,
No.4, 1992. Vienna, Austria. P 25-33.
II.Stephens, S.G. (1951). Homologous genetic
loci in Gossypium. Cold Spring Harbor Symp.
Quant. Bid 16, p131-14 I,
.618rika
Afrika
Australia
Gambar
1. Sebaran
varietas mutan
berdasarkan benua
210
global
,,','
",
".
~ •
• Rusia
. ~"" .'
~
259
Gambar
0 Belanda
o
~;;::.
605. J.,OO9
Amerika
..•
-
2. Sebaran
varietas mutall tallalllall
global berdasarkal1 l1egara
70 24
o Gamma
311
1m
o Lainnya
Gambar 3. Bahan mutagen yang umum digunakall
dalam memproduksi
lanaman
varietas
12.Van Harten, A.M. (1998). Mutation Breeding:
Theory and Practical Applications. Cambridge
University Press. 353p. ISBN 0 521470749.
13.Walles, S. (1967). Chloroplast morphogenesis
in biochemical
mutants.
Hereditas
50,
p317-344.
Prosldlng
Pertemuan
Sinar-X
R Neutron
dan Presentasilimiah
Penelltian Dasar IImu Pengetahuan
P3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Jull 2003
dan Teknologl
Nukllr
mulan
If.
Surallto,
ISSN 0216 - 3128
~
Nilai jual bibit padi tidak sepenuhnya
mampu
dibeli petani kecil, bisakah kita memberikan
varietas
unggul dengan harga paling murah
bagi petani kecill tradisianal.
D Serealia
EI Kacang2
IiIlndustri
311
3/5
Suranro H.
D Sayuran
•
DMinyak
-Lainnya
Gambar
4.
Sebaran
varietas
berdsarkan
mutan
Belum ada, karena tujuan pe11luliaan padi
se11lata-l1Iata untuk peningkatan
produksi
padi dan kua/itasnya,
e
tanaman
jenis tanaman
Per/u
kerjasama
dengan
penangkarpenangkar benih yang 11Iurah.
Budi B,
D Padi
~
Apakah
diperlukan
pemuliaan
~
Apakah
manusia
[l] Bartey
iii Gandum
D Jagung
D laimya
ada
syaral-syaral
khusus
yang
olch tanaman yang akan dilakukan
(mutan) ?
ada efek yang membahayakan
pada tanaman hasil mutan ?
bagi
Suranto H.
e
Gamhar
5.
Sebaran
serea/ia
varietas
mutan
tanaman
(biji-bijian)
------<C' .••
~~<:I'crlakuan ~~
bahan mutagcn
A
I, Vari¢!as a;a1 ';
~~.
'Denih
~Emb;jo
.:_1
..
)
mlilusciuler)
e
Tanamaa
\.11
r-·
(Khimcm)
,"
Syarat-syarat
khusus
tidak
ada,
tapi
tanaman yang diteliti hendaknya
bernilai
ekol1omis
tinggi.
Yang
membedakal1
hanya/ah
teknik
pel1al1gal1an
l1Iutal1
dial1tara tana/llan berpenyerbllk
sel1diri,
tanaman kawin silal1g, dan tana/llal1 yal1g
diperbanyak
secara vegetatif.
Tidak
ada efek yang
/Ilembahayakan,
karena
secara
alami
tanaman
juga
mengalami mlltasi, dan tidak ada masukan
gen lain dari spesies lanaman lail1.
-·-v
Endang S.
I
~
I'opulasi M2 Segn:gasi
(Sclcksi mutan)
Populasi M3 Scglcgasi
(Scleksi mutan & galur)
!
Uji hOl1lo5ig')$i!a~
Bagaimana
tingkal
kcbcrhasilan
dcngan
metode trangcnik (scpcrti yang scring ditulis di
koran). Apakah mctode menggunakan
irradiasi
masih lebih unggul.
M4
Suranto H.
e
Gambar
6,
e
Prosedur kerja pemuliaan
tanaman
dengan teknik /Ilutasi khusus U1ltuk
ta l1a/Ilan se realia be rse rbuk sendi ri
TANYA JAWAB
~
Apakah
ada varictas
padi
mampu mcnahan pcrtumbuhan
Sampai
kil/i
be/wl1
transgenik
yang diterima
luas,
sedang
tal/amal1
banyak.
ada
tanaman
di 11Ia,\'yarakar
/Ill/tan
sudah
M. Syaifudin
Parikin
~
Tergantllng
dari metod%gi
se/eksi yal1g
digunakan tal1aman transgel/ik jl/ga per/I/
dise/eksi.
irradiasi
yang
rumput padi ?
Sampai scjauh mana studi mUlasi dari mutanmutan hasil irradiasi dan jcnis mUlasi apakah
yang paling ban yak dihasilkan olch radiasi
Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir
P3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Jull2003
ISSN 0216 - 3128
316
Suranto H.
"
Sudah diperoleh varietas-varietas unggul
dan galur- galur harapan banyak jenis
tanaman.
Suranto, H.
C9
Yang
paling
tanaman
padi.
serelia
banyak
hasilnya
(biji-bijian),
pada
khususnya
Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir
P3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003