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)
------
~~<: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
