Dini Hervani
Fokus TPTK Pada tanaman unggulan
contoh: sawit
Jenis-jenis spesifik dan potensial
contoh: durian, anggrek hutan
Tanaman langka
1. Balam Suntai (Palaquium walsurifolium) 2. Bayur (Pterospermum sp) 3. Bulian, Ulin Eusideroxylon zwageri 4. Cendana (Santalum album) 5. Damar, Kopal Keruling (Agathis labillardieri)
6. Durian (Durio Zibethinus) 7. Enau (Arenga pinnata) 8. Eucalyptus (Eucalyptus sp) 9. Hangkang (Palaquium leiocarpum) 10. Hongi / saya (Myristica argentea) 11. Imba (Azadirachta indica) 12. Jambu Monyet (Agathis Lalillardieri) 13. Jelutung (Dyera sp) 14. Kapur Barus (Dryobalanops camphora) 15. Katiau (Ganna metloyauma) 16. Kayu Bawang (Scorodocarpus borneensis) 17. Kayu Hitam (Diospyros sp) 18. Kayu Kuning (Cudrania sp) 19. Kayu Manis (Cinnamomun burmannii) 20. Kayu Sepang (Caesalpina sappan)
21. Kemenyan (Styra sp) 22. Kemiri ( Dipterocarpus sp) 23. Keruling (Dipterocarpus sp) 24. Ketimunan (Timonius sericcus) 25. Kulit Lawang (Cinnamomun cullilawan) 26. Ipil (Instsia amboinensis) 27. Malam Merah (Palaquium gutta) 28. Massoi (Cryptocaria massoi) 29. Mata Buta / Garu (Excoecaria agallocha) 30. Mata Kucing / Damar (Shorea sp) 31. Purnamasada (Cordia subcordata) 32. Sawo Kecik (Manilkata kauki) 33. Sonolkeling (Dalbergia latifolia) 34. Suren (Toona sureni) 35. Taker, Benuang (Duabanga moluccana) 36. Tembesu (Fagraea fragrans)
37. Mangga Kelapa Mangga ini beratnya dapat
mencapai antara 0.8-2 kg (yang paling dominan 1 kg-an) per buah. Dinamakan mangga kelapa : karena bentuk dan ukuran buahnya mirip Kelapa gading dan berwarna hijau. Daging buahnya tebal dan bijinya relatif kecil , teksturnya lunak tak berserat, kandungan airnya banyak serta rasanya manis dan segar
panjang tangkai buahnya dapat mencapai 0,5 m dan
setiap tangkai hanya digantungi satu buah berasal dari Medan, Sumatera Utara tumbuh dan berkembang baik di daerah dengan ketinggian antara 0-300 m dpl. Namun, tanaman ini juga masih dapat tumbuh sampai ketinggian 1.300 m dpl. Jenis tanah yang disukainya adalah tanah yang gembur, berdrainase baik, ber-pH antara 5,5-6, dan dengan kedalaman air tanah antara 50-150 cm Pupuk yang perlu diberikan sebaiknya adalah campuran 200 g urea, 500 g TSP, dan 150 g KCl per tanaman dengan ditambah sekitar 20kg pupuk kandang.
Masa panen sekitar 4-5 bulan (110-150 hari) sejak bunga
mekar. cirinya bagian pangkal buah telah membengkak rata dan warnanya mulai menguning. Kalau dipetik saat masih belum tua rasanya agak masam. Pemetikan harus hatihati, tidak boleh jatuh, dan getahnya tidak boleh mengenai buah mangga tersebut. Umumnya, tanaman mangga berbunga pada bulan JuniAgustus, jadi perkiraan masa panen adalah pada bulan September-Desember.
Pemuliaan Khusus Sasaran pemuliaan Asal usul tipe-tipe Jenis/ varietas/ klon/ kultivar/ liar Sifat genetis berupa gen, genom, kromosom Biologi reproduksi Biologi bunga
Teknik pemuliaan Konvensional
(seleksi, hibridisasi) Non konvensional (mutasi, biotenologi)
Pemuliaan Khusus Tanaman Sawit LATAR BELAKANG Elaeis guineensis Jacq adalah sejenis tanaman penghasil minyak nabati yanng paling tinggi produktivitasnya, kalau dibandingkan dengan tanaman penghasil minyak nabati lainnya (kelapa, zaitun, kedelai, bunga matahari, wijen, kacang tanah) Umur ekonomis yang produktif sampai 25-30 tahun Jika terjadi pemilihan bahan tanaman yang tidak tepat dan baik akan membawa resiko sangat tinggi karena produksi tidak Sesuai harapan
Landasan genetika, spesies dan tipe kelapa sawit GENETIKA Pembedaan berdasarkan tebal-tipisnya sabut dan tempurung atau cangkang, ada 3 jenis Jenis Dura -tempurung tebal -sandi genetik Sh+ Sh+ -mesokarpnya = sabutnya sebagai penghasil minyak sawit sekitar 30-50% dari berat buahnya -kandungan minyak 17-18%
Jenis Pisifera
-hampir tidak bertempurung / cangkang / endokarp -sandi genetik sh sh (homozigot resesif) -memiliki mesokarp/sabut yang tebal, sekitar 80% atau lebih dari berat buahnya -intinya menjadi lebih kecil -kandungan minyak terhadap buahnya sangat tinggi sampai 22-24% terhadap berat buah -menghasilkan bunga betina yang steril sehingga produksi tandan buah segar (TBS) rendah
Jenis Tenera
-bertempurung tipis samapai sedang dikelilingi oleh sabut -sandi genetik Sh+ sh (heterozigot/ antara jenis dura dan pisifera) -mesokarpnya sekitar 60-70% dari berat buah -kandungan minyaknya 22-24%
Bahan tanaman kelapa sawit adalah hibrida, merupakan
persilangan antara Dura X Pisifera
TENERA
Spesies-spesies kelapa sawit Elaeis guineensis Jacq Elaeis oleifera dan Elaeis melanococca Elaeis odora atau Barcella odora
PEMULIAAN POLYPLOIDI
TUJUAN PEMULIAAN POLYPLOIDI Untuk membentuk kultivar unggul baru dengan memperbesar ukuran bagian-bagian tanaman untuk meningkatkan hasil Bagian-bagian tanaman yang dapat diperbesar: Batang dan daun Bunga Buah, biji dan umbi
TINGKATAN PLOIDI PADA SEL TANAMAN Haploid : x Diploid : 2x Triploid : 3x Tetraploid : 4x Pentaploid : 5x Hexaploid : 6x
KONDISI PLOIDI DI DALAM SEL
haploid
tetraploid
diploid
triploid
pentaploid
VARIASI JUMLAH KROMOSOM Euploidi Variasi jumlah kromosom Aneuploidi 1. Euploidi genom lengkap yang mengganda jumlahnya, terbagi : a. monoploid (x) b. diploid (2x) c. triploid (3x) d. tetraploid (4x) e. pentaploid (5x)…dst
polyploid
Terdapat 2 jenis polyploid berdasarkan asal set kromosom yang dimiliki: a. Autopolyploid : penggandaan pada kromosom sendiri (berasal dari satu spesies tanaman) b. Allopolyploid : terjadi karena kombinasi set kromosom atau genom yang berlainan secara genetik melalui hibridisasi (pelipatgandaan jumlah kromosom yang berasal dari persilangan dua spesies atau lebih)
2. Aneuploidi organisme yang kandungan kromosom dalam inti selnya bukan merupakan kelipatan dari jumlah kromosom haploidnya Terbagi : a. Monosomik (2n-1) : satu anggota dari satu pasang kromosom hilang dari diploid yang normal b. Nulisomik (2n-2) : kehilangan 2 kromosom c. Trisomik (2n+1) : tambahan 1 kromosom dari pasangan lain d. Tetrasomik (2n+2) : tambahan 2 kromosom homolog
PEMBENTUKAN TANAMAN POLYPLOID
Salah satunya dengan pemberian : COLCHISINE
Alkaloid yang terdapat pada umbi dan biji tanaman Colchicum autumnale L. (famili Liliaceae, yang memiliki umbi lapis) Rumus kimia colchicine : C22H25O6N Colchicine berbentuk kristal berwarna kuning, dapat larut dalam air, alkohol dan kloform
CARA KERJA COLCHICINE Mengencerkan sitoplasma Benang-benang spindel tidak terbentuk, sehingga kromosom hanya berkumpul pada bidang equator karena tidak ada yang menarik kromosom ke kedua kutub Kromosom tetap pada bidang equator dengan jumlah 2x + 2x = 4x dan terbentuk dinding sel
OBJEK PERLAKUAN Bagian-bagian tanaman yang dapat diberi perlakuan colchicine: Biji, dengan cara direndam Sel meristematik: mata tunas, pucuk, dll, dilakukan dengan bantuan kapas Kultur jaringan, media diberi larutan colchicine
PEMBENTUKAN TANAMAN POLYPLOID MELALUI PERSILANGAN Tanaman Alloplyploid: Brassica campestris 2n = 40 (AA) X Brassica nigra 2n = 16 (BB), menghasilkan : Brassica juncea 2n = 26 (AABB)
Brassica nigra 2n = 16 (BB) X Brassica oleracea 2n = 18 (CC), menghasilkan Brassica carinata 2n = 24 (BBCC)
Brassica oleracea 2n = 18 (CC) X Brassica campestris 2n = 20 (AA), menghasilkan Brassica napus 2n = 38 (AACC)
PEMBENTUKAN TANAMAN TRIPLOID Tanaman diploid diberi perlakuan colchicine menjadi 4x Tanaman tetra ploid (4x) disilangkan dengan tanaman diploid (2x) Menghasilkan tanaman triploid (3x), dengan ciri-ciri: buahnya lebih besar dari diploid dan tidak berbiji
DETEKSI POLYPLOID Melihat perbedaan jumlah kromosom antara tanaman yang mendapat perlakuan colchicine dengan kontrol Melihat perbedaan ukuran stomata pada daun antara tanaman yang mendapat perlakuan colchicine dengan kontrol Melihat perbedaan ukuran pollen antara tanaman yang mendapat perlakuan colchicine dengan kontrol
Tanaman yang mendapat perlakuan colchicine dengan konsentrasi yang tepat akan memperlihatkan: Jumlah kromosom yang lebih banyak Ukuran stomata dan pollen yang lebih besar
CONTOH APLIKASI Perendaman biji kacang hijau selama 24 jam dalam larutan colchicine, dengan konsentrasi 0,001%, 0,002%, 0,003%, 0,004%, 0,005%, hasil yang terbaik adalah konsentrasi 0,004% (Herawati, 1987) Perendaman biji tomat, dengan konsentrasi sda, hasil yang terbaik 0,004% (Herawati, 1994)
Peletakan kapas selama 24 jam pada mata tunas mawar, dimana kapas sebelumnya telah dicelup dalam larutan colchicine pada berbagai konsentrasi; 0,1%, 0,2%, 0,3%, s.d 1%, dengan hasil yang baik 0,1%, dimana dapat : memperpanjang tangkai bunga, memperbesar diameter tangkai bunga memperbesar diameter bunga kuncup memperbesar bunga mekar penuh
MALE STERIL
Contoh kasus pada pembentukan padi hibrida 3 Galur untuk memanfaatkan fenomena CMS
Galur Ibu
Harus mandul (inti steril)
Galur Pemelihara
Galur pemulih
gen restorer (Rf) atau pemulih kesuburan yang terletak pada kromosom.
Genetik mandul jantan merupakan alat yang berguna bagi pemulia tanaman dan dapat dimanfaatkan dengan cara sebagai berikut: (a) Menghilangkan prosedur emaskulasi pada hibridisasi (b) Meningkatkan penyerbukan silang alami pada tanaman menyerbuk sendiri (c) Memanfaatkan mandul jantan untuk mempermudah seleksi recurrent (berulang)
Skema Pembentukkan Padi Hibrida CMS (A)
maintainer (B)
restorer (R) RfRf
rfrf N
S
rfrf
N/S
×
×
Rfrf
rfrf
rfrf N
S
CMS (A)
N/S
S
maintainer (B)
HIBRIDA
RfR f
restorer (R)
Ket: Pada F1; Inti dari kedua tetua (♀ dan ♂), Cytoplasma dari tetua ♀ saja. HIBRIDA
SELF INCOMPATIBILITY
INCOMPATIBILITAS Incompatibilitas merupakan bentuk infertilitas yang diakibatkan oleh kegagalan tanaman yang mempunyai pollen dan ovul yang normal untuk membentuk set benih karena halangan secara fisiologis untuk terjadinya fertilisasi. Self incompatibility (ketidakmampuan sendiri) merupakan ketidakmampuan suatu tanaman yang hermaprodit fertil untuk menghasilkan zygot setelah penyerbukan sendiri (Sedgley, 1989).
SI yang terjadi dapat berupa: (1) gagalnya terbentuk tabung polen (2) tabung polen tumbuh tetapi tidak mampu mempenetrasi stigma (3) tabung polen terhenti pertumbuhannya di stilus (4) pertumbuhan tabung polen sangat lambat sehingga tidak pernah mencapai ovul, jika bisa mencapai ovul maka sebelumnya polen telah layu sehingga tidak mampu membuahi sel telur dan tidak akan terjadi fertilisasi.
Mekanisme SI adalah terjadinya suatu kegagalan fungsi polen dan ovul yang normal untuk menghasilkan zigot, dimana SI diatur secara genetis dan dikodekan dengan single lokus S yang mempunyai multiple alel S dan bukan dikendalikan oleh lingkungan. SI terbagi dua : a) Prezygotic SI Prezygotic sering terjadi pada angiospermae. Prezygotic terjadi karena adanya penghambatan pertumbuhan tabung polen di pistil yang dikontrol oleh satu atau lebih gen dengan multiple alel. Terjadinya prezygotic karena adanya alel yang sama antara polen dan pistil. Kontrol genetik pada zygotic bisa secara : *Gametophytic (haploid) Gametophytic dikendalikan oleh genom haploid polen dan genom diploid pistil.
*Sporophytic (diploid) Interaksi polen-pistil secara genetik dikendalikan oleh genom diploid polen dan genom diploid pistil. Pada sporophytic bisa juga ditentukan dengan adanya hubungan faktor dominansi antara alel-alel.
b) Postzygotic SI Postzygotic SI sering terjadi pada gymnospermae. Fenomena yang terjadi adalah penghambatan pembentukan embrio Pada postzygotic ada beberapa kemungkinan yang bisa terjadi : • • •
Zygot terbentuk tetapi gagal berkembang (tidak membelah) Zygot membelah tetapi selanjutnya tidak ada perkembangan Zygot berkembang menjadi embryo yang abnormal dan selanjutnya terjadi aborsi atau terjadi gugur prematur
manfaat SI bagi kegiatan pemuliaan, diantaranya : a. Memfasilitasi persilangan antara galur SI untuk menghasilkan benih hibrida, contohnya: Penyerbukan silang pada tanaman yang diperbanyak secara vegetatif (klon self incompatibility) b. Mendorong penyerbukan silang sehingga terjadi peningkatan keragaman genetik yang nantinya dapat menjadi sumber gen untuk memperbaiki atau membentuk suatu sifat yang diingini. c. Pada beberapa tanaman, sifat SI diperlukan untuk mengembangkan tanaman yag tidak memerlukan biji. Contohnya : tanaman apel dan pear mempunyai gametophytic SI sehingga tidak ada biji yang dihasilkan dari tanaman tersebut dan buah yang dihasilkan dapat lebih disukaioleh konsumen.
APOMIKSIS
Apomiksis perkembangbiakan tanaman melibatkan organ seksual tetapi individu baru bukan dari fusi gamet Tanaman baru dikatakan bersifat apomiksis apabila: Tanaman baru terbentuk dari organ seksual, tetapi pembentukan biji bukan dari fusi gamet jantan dan gamet betina Individu baru terbentuk tanpa kontribusi genetik dari gamet jantan Biji terbentuk dalam organ betina dengan ataupun tanpa pembelahan reduksi, dikendalikan secara genetik
3 golongan apomiksis :
Parthenogenesis : embrio terbentuk dari embrio yang tidak dibuahi Apogamy : terjadi penggabungan dua sel kantong embryo, dapat menghasilkan turunan haploid atau diploid Apospory : kantong embrio terbentuk langsung dari sel somatis (integument, nukleus), tanpa pembentukan spora dan tanpa pembuahan sehingga turunannya diploid
TUGAS Berikan contoh aplikasi pada salah satu tanaman dalam kegiatan pemuliaan tanaman berupa : Mutasi Tanaman polyploid Male steril Self incompatibilty Apomiksis
Teknik Pemuliaan Tanaman Khusus
Dini Hervani
Pemuliaan Resistensi • Resistensi terhadap hama dan penyakit tanaman merupakan salah satu tujuan penting dalam kegiatan perbaikan varietas tanaman 2 jenis resistensi terhadap hama dan penyakit tanaman: 1. Ketahanan kualitatif (ketahanan spesifik / ketahanan vertikal): ketahanan yang dikendalikan oleh satu atau beberapa gen sehingga menghasilkan kelompok ketahanan yang dapat dibedakan secara jelas antara resisten dengan peka 2. Ketahanan kuantitatif (ketahanan non spesifik / ketahanan horizontal/ ketahanan lapangan/ ketahanan umum/ ketahanan poligenik): ketahanan yang memperlihatkan variasi level ketahanan yang kontinyu
Pemuliaan Mutasi 2 level mutasi: • Mutasi gen • Mutasi kromosom Jenis Mutagen a. Radiasi -sinar gamma (Cobalt-60 dan Cesium-137) -neutron (uranium 235) -radiasi beta -sinar X -radiasi sinar ultraviolet
b. Mutagen Kimia -cholchisin -ethidium bromide -EMS (ethyl methanesulfonate) -DES (diethyl sulfate) -ENV (ethyl nitroso urethane) -ENH (ethyl nitroso urea) -MNH (methyl nitroso urea) Bahan tanaman yang diperlakukan -seluruh tanaman -benih -pollen -bagian vegetatif, cth: jaringan pucuk -eksplan kultur jaringan dan sel
Aplikasi Kultur Jaringan A. FUSI PROTOPLAS • Protoplas merupakan sel tanpa dinding sel (hanya dilindungi oleh membran sel) Beberapa studi yang menggunakan protoplas Virus up take, studi hubungan inang dan parasit pada level sel. Cth: studi proses awal infeksi TMV pada tomat menggunakan elektron mikroskop Dapat diketahui bahwa: TMV plasmalema, infeksi diinduksi oleh poly-L-orinithine multiplikasi
ke sitoplasma
•Jumlah virus dalam protoplas dan dalam sel tanaman berkorelasi •80-90% protoplas terinfeksi •Protoplas juga dapat terinfeksi lebih dari satu virus pada waktu yang sama
Kelebihan fusi protoplas • Dapat mengadakan hibridisasi somatik antar spesies, genus dan famili • Hibridisasi pada tanaman yang tidak pernah berbunga atau steril • Hibridisasi antar tanaman yang tidak kompatibel • Dapat mentransfer gen sitoplasma • Terjadi rekonstruksi sitoplasma • Terjadi rekonstruksi inti
Kelemahan Fusi Protoplas • Dapat terjadi eliminasi kromosom atau fragmen DNA • Variasi genetik tinggi • Kimera • Tidak pernah pasti bahwa karakter-karakter tertentu diekspresikan setelah fusi • Regenerasi protoplas menjadi tanaman sering sulit dilakukan
Induksi Fusi • Fusi spontan • Fusi diinduksi oleh NaNO3 (toksik terhadap protoplas tanaman) • Fusi diinduksi oleh asam lemak • Fusi diinduksi oleh polyenil alkohol • Fusi diinduksi oleh Ca++ dan pH tinggi (7,5-10) • Fusi diinduksi oleh PEG (poly ethylene glicol) • Fusi diinduksi oleh arus listrik
B. Kultur Haploid
Tanaman haploid tanaman yang mempunyai jumlah kromosom = kromosom gamet (gametofitik dalam selsel sporofitiknya)
Tanaman haploid dapat dibentuk melalui: a. Partenogenesis secara alami Perkembangan tanaman haploid dari sel-sel telur yang tidak dibuahi b. Androgenesis perkembangan tanaman haploid dari polen atau mikrospora c. Induksi melalui kultur anther, ovari, mikrospora dan hibridisasi seksual
Kegunaan Tanaman Haploid Pada keadaan monohaploid semua sifat dapat ditampilkan (resesif/dominan) Pada tingkat haploid (mono/di) seleksinya jauh lebih mudah dibandingkan tingkat ploidi yang lebih tinggi Penggandaan monohaploid menghasilkan tanaman dihaploid homozizot. Penggandaan selanjutnya menghasilkan tetraploid homozigot. Hibridisasi seksual atau somatik tetraploid x diploid menghasilkan tanaman triploid Kultur haploid digunakan untuk menghasilkan tanaman super jantan (asparagus) Tanaman diploid dan tetraploid dapat dirilis sebagai kultivar baru
Untuk mendapatkan tanaman haploid secara in vitro:
1.Kultur Anther 2.Kultur polen 3.Kultur ovul yang belum diserbuk
C. Rekayasa genetika D. Produksi metabolit sekunder E. Penyimpanan plasma nutfah F. Produksi tanaman bebas penyakit
INCOMPATIBILITAS Incompatibilitas merupakan bentuk infertilitas yang diakibatkan oleh kegagalan tanaman yang mempunyai pollen dan ovul yang normal untuk membentuk set benih karena halangan secara fisiologis untuk terjadinya fertilisasi. Self incompatibility (ketidakmampuan sendiri) merupakan ketidakmampuan suatu tanaman yang hermaprodit fertil untuk menghasilkan zygot setelah penyerbukan sendiri (Sedgley, 1989).
SI yang terjadi dapat berupa: (1) gagalnya terbentuk tabung polen (2) tabung polen tumbuh tetapi tidak mampu mempenetrasi stigma (3) tabung polen terhenti pertumbuhannya di stilus (4) pertumbuhan tabung polen sangat lambat sehingga tidak pernah mencapai ovul, jika bisa mencapai ovul maka sebelumnya polen telah layu sehingga tidak mampu membuahi sel telur dan tidak akan terjadi fertilisasi.
Mekanisme SI adalah terjadinya suatu kegagalan fungsi polen dan ovul yang normal untuk menghasilkan zigot, dimana SI diatur secara genetis dan dikodekan dengan single lokus S yang mempunyai multiple alel S dan bukan dikendalikan oleh lingkungan. SI terbagi dua : a) Prezygotic SI Prezygotic sering terjadi pada angiospermae. Prezygotic terjadi karena adanya penghambatan pertumbuhan tabung polen di pistil yang dikontrol oleh satu atau lebih gen dengan multiple alel. Terjadinya prezygotic karena adanya alel yang sama antara polen dan pistil. Kontrol genetik pada zygotic bisa secara : *Gametophytic (haploid) Gametophytic dikendalikan oleh genom haploid polen dan genom diploid pistil.
Gametophytic (haploid)
*Sporophytic (diploid) Interaksi polen-pistil secara genetik dikendalikan oleh genom diploid polen dan genom diploid pistil. Pada sporophytic bisa juga ditentukan dengan adanya hubungan faktor dominansi antara alel-alel. Cth : S1S2 X S1S2
S1S2
S1S3 X S1S2
S1S2
S3S4 X S1S2
peleburan S1S2 dan S3S4
b) Postzygotic SI Postzygotic SI sering terjadi pada gymnospermae. Fenomena yang terjadi adalah penghambatan pembentukan embrio Pada postzygotic ada beberapa kemungkinan yang bisa terjadi : • • •
Zygot terbentuk tetapi gagal berkembang (tidak membelah) Zygot membelah tetapi selanjutnya tidak ada perkembangan Zygot berkembang menjadi embryo yang abnormal dan selanjutnya terjadi aborsi atau terjadi gugur prematur
manfaat SI bagi kegiatan pemuliaan, diantaranya : a. Memfasilitasi persilangan antara galur SI untuk menghasilkan benih hibrida, contohnya: Penyerbukan silang pada tanaman yang diperbanyak secara vegetatif (klon self incompatibility) b. Mendorong penyerbukan silang sehingga terjadi peningkatan keragaman genetik yang nantinya dapat menjadi sumber gen untuk memperbaiki atau membentuk suatu sifat yang diingini. c. Pada beberapa tanaman, sifat SI diperlukan untuk mengembangkan tanaman yang tidak memerlukan biji. Contohnya : tanaman apel dan pear mempunyai gametophytic SI sehingga tidak ada biji yang dihasilkan dari tanaman tersebut dan buah yang dihasilkan dapat lebih disukai oleh konsumen.
MANDUL JANTAN DAN PRODUKSI HIBRIDA
Mandul jantan (Male Sterility): Mandul pada organ jantan sehingga tidak bisa menghasilkan serbuk sari atau gagal menghasilkan serbuk sari
Mekanisme mandul jantan melibatkan ekspresi gen pada inti sel Mekanisme: A – B – C – D – E
Kelompok mandul jantan: 1. Genetic Male Sterility / GMS (Mandul jantan hanya dikendalikan oleh gen yang ada pada inti saja) 2. Cytoplasmic Male Sterility / CMS (sifat steril yang terjadi pada pollen disebabkan oleh gen-gen yang terdapat di dalam sitoplasma) 3. Cytoplasmic-Genetic Male Sterility / CGMS (Ada interaksi antara gen inti dan sitoplasma dalam mengendalikan mandul jantan)
Genetic Male Sterility / GMS • Biasanya dikendalikan oleh satu gen tunggal resesif yang disimbolkan dengan “ms” • Dalam pemuliaan tanaman, mandul jantan genetis digunakan untuk memproduksi bibit-bibit hibrida. • Keturunan hasil persilangan antara msms X Msms digunakan sebagai tetua betina dan ditanam selang seling dengan tanaman bergenotip MsMs (tan.jantan fertil). • Secara genetis populasi tanaman bersifat isogenik • Genotip msms = mandul jantan / steril • Genotip Msms = maintainer /pemelihara
Cytoplasmic Male Sterility / CMS • sifat steril pada pollen dapat disebabkan oleh gen-gen yang terdapat dalam sitoplasma • Keturunan hasil persilangan yang dihasilkan dari CMS sifatnya selalu mandul jantan semua, karena sitoplasma yang diwariskan kepada zigotnya terutama berasal dari sel kelamin betina • Dalam bidang pemuliaan tanaman, CMS digunakan untuk menghasilkan benih hibrida pada tanaman hias.
Cytoplasmic-Genetic Male Sterility / CGMS •
Ada interaksi antara gen inti dan sitoplasma dalam mengendalikan mandul jantan
•
Kemandulan pada pollen memang disebabkan oleh gen yang terdapat di dalam sitoplasma, tetapi fertilitasnya dapat dipulihkan oleh “gen restorer (R)” yang terdapat di dalam inti sel
•
Gen restorer R bersifat dominan
•
Tanaman akan bersifat mandul jantan bila sitoplasma mengandung gen yang menginduksi sterilititas dan genotip intinya adalah “rr”
3 Galur untuk memanfaatkan fenomena CMS
Galur Ibu
Harus mandul (inti steril)
Galur Pemelihara
Galur pemulih
gen restorer (Rf) atau pemulih kesuburan yang terletak pada kromosom.
Genetic mandul jantan merupakan alat yang berguna bagi pemulia tanaman dan dapat dimanfaatkan dengan cara sebagai berikut: (a) Menghilangkan prosedur emaskulasi pada hibridisasi (b) Meningkatkan penyerbukan silang alami pada tanaman menyerbuk sendiri (c) Memanfaatkan mandul jantan untuk mempermudah seleksi recurrent (berulang)
Skema Pembentukkan Padi Hibrida CMS (A)
maintainer (B)
restorer (R) RfRf
rfrf N
S
rfrf
N/S
×
×
Rfrf
rfrf
rfrf N
S
CMS (A)
N/S
S
maintainer (B)
HIBRIDA
RfR f
restorer (R)
Ket: Pada F1; Inti dari kedua tetua (♀ dan ♂), Cytoplasma dari tetua ♀ saja.
HIBRIDA
PADI HIBRIDA: P1
X
P2
F1 ● DILANDASI TEORI: HETEROSIS (HYBRID VIGOR) ● F2 SEGREGASI, HETEROSIS HILANG PROSPEK BAGI INDUSTRI BENIH (Bisnis Jalan)
CMS restore r
HIBRIDA
CMS
RESTORER
PEMBUATAN BENIH HIBRIDA
HIBRIDA
BUNGA SIAP UTK PENYERBUKAN
HIBRIDA
Hibridisasi
CMS
restore r
HIBRIDA
PRODUKS I BENIH HIBRIDA
HIBRIDA
BENIH HIBRIDA
HIBRIDA
Teknik Pemuliaan Kakao
Dini Hervani, M.Si
Pendahuluan Kakao Komoditi International Demand yang terus meningkat +3%/thn - demand 3,2 juta ton/thn - supply 2,8 juta ton/thn Manfaat coklat bagi kesehatan Anti Oksidant tinggi,Jantung Peredaran Darah Diet,obat batuk, Lulur dll
Kondisi Kakao Dunia • Produksi Kakao Per Negara Tahun 2002 No Negara 1. Ivory Coast 2. Ghana
Ton/tahun 1.240.000 495.000
3. Indonesia
450.000
4. 5. 6. 7. 8.
173.000 170.000 150.000 90.000 307.000
Brazil Nigeria Cameroon Ecuador LainLain -lain
Reference: ICCO Quarterly Bulletin of Cocoa Statistics, 29 (3) 2002-03)
10 Provinsi Penghasil Kakao Terbesar Tahun 1999 - 2003 No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Provinsi Sulawesi Selatan Sulawesi Tenggara Sulawesi Tengah Sumatera Utara Kalimantan Timur Maluku Utara Irian Jaya Aceh Lampung Sumatera Barat
1999 120.659 33.973 73.533 42.219 12.254 13.087 3.595 5.684 4.628
2000 151.630 70.291 60.453 45.718 12.247 5.754 13.596 10.642 6.217 4.865
Sumber : Direktorat Jenderal Bina Produksi Perkebunan
Tahun 2001 225.289 80.946 56.825 49.566 21.214 14.802 13.596 10.634 9.842 7.332
2002 232.850 94.843 59.294 49.690 21.888 15.119 15.495 12.615 10.962 7.481
2003*) 232.919 95.044 59.358 49.775 21.908 15.199 15.512 12.668 11.040 7.523
KONDISI KAKAO INDONESIA SAAT INI 1. LUAS 1 JUTA HA 2. PRODUKSI 600 RIBU TON, DENGAN PENGHASIL UTAMA SULAWESI (BARAT, SELATAN, TENGAH) 3. PRODUKTIVITAS 600 KG/HA 4. KURANGNYA PENYULUH KHUSUS KAKAO 5. UMUR TANAMAN 60% DIATAS 15 TAHUN 6. MUTU MASIH DIBAWAH SNI 7. TIDAK ADA IMPLEMENTASINYA PROGRAM PENDANAAN REVITALISASI 8. PERDAGANGAN BEBAS, 80% EKSPOR DIKUASAI OLEH PERUSAHAAN ASING 9. PPN 10% SUDAH DIHAPUS SEHINGGA DIHARAPKAN 80% INDUSTRI PENGOLAHAN KAKAO DAPAT BERJALAN FULL CAPACITY 10. HARGA YANG TINGGI MEMBUAT PEDAGANG/EKSPORTIR/PABRIKAN KAKAO KESULITAN MODAL KERJA
REVITALISASI YANG PERLU DIDUKUNG
1. PENGGANTIAN TANAMAN YANG SUDAH TUA 2. BIBIT 3. PETANI 4. PEDAGANG 5. INDUSTRI
KLON UNGGUL PENYULUHAN PETANI / KELOMPOK TANI MODAL DAN JARINGAN MARKETING MODAL, VARIASI PRODUK, BAHAN BAKU, JARINGAN PEMASARAN DAN LAIN-LAIN
Kakao (Theobroma cacao L.) BOTANI Divisi Sub divisi Kelas Sub kelas Ordo Famili Genus Spesies
: Spermatophyta : Angiospermae : Dicotyledoneae : Dialypetalae : Malvales : Sterculiaceae :Theobroma : Theobroma cacao L.
Karakteristik benih kakao Rekalsitran Sensitif terhadap chilling dan desikasi Tidak tahan penyimpanan suhu rendah
Benih kakao termasuk benih rekalsitran yaitu benih yang dicirikan dengan: (1) ukuran benih yang besar dan berat (2) tidak ada dormansi atau lemah sehingga kemasakan dan perkecambahan terjadi dalam selang waktu yang singkat (3) penambahan berat kering terjadi sampai saat benih masak dengan kadar air pada saat masak 30-70% dengan variasi besar diantara individu benih (4) peka pengeringan, kadar air terendah yang aman adalah 60-70% untuk beberapa jenis rekalsitran ekstrim dan 12-14% untuk beberapa jenis intermediate (5) peka suhu rendah, untuk jenis yang peka terhadap suhu rendah kerusakan dapat terjadi di bawah suhu 20oC (6) metabolisme aktif pada saat penyebaran
KEGIATAN PEMULIAAN Salah satu cara konservasi plasma nutfah untuk benih rekalsitran kriopreservasi
KRIOPRESERVASI Penyimpanan dengan cara pembekuan pada bahan tanam dengan menggunakan nitrogen cair (suhu -196oC) Metode : Slow Cooling Fast Freezing
Protocol of slow cooling cryopreservation Eksplan
Proembrio Somatik Sub kultur
Media krioprotektan Freezer suhu -80 oC N2 Thawing Media Pemulih
Kriopreservasi
Protocol of fast freezing cryopreservation Eksplan Embrio Somatik Sub kultur (stabil)
Loading Solution Media Krioprotektan N2 Thawing Media Pemulih
Kriopreservasi
Pada saat tanaman ditempatkan pada suhu yang sangat rendah maka kerusakan sel bisa terjadi. Membran sel tanaman akan bertindak sebagai penghambat pembentukan kristal es secara fisik akan tetapi sel banyak mengandung air sehingga tidak akan bertahan jika menghadapi suhu nitrogen cair yang sangat rendah. Selama pembekuan dan pelelehan, sel tanaman dapat mengalami kerusakan akibat: (1) dipaksa untuk menghadapi suhu yang sangat rendah (2) terbentuknya kristal es (3) mengalami dehidrasi (4) terbentuknya radikal bebas.
Mencegah stress sel Mencegah kerusakan membran sel Mencegah pembentukan kristal es
Gliserol DMSO Gula Propanediol
TERIMA KASIH TERIMA KASIH
