PERANAN BIOTEKNOLOGI TANAMAN DALAM PENYEDIAAN BIBIT UNGGUL JENIMAR

PERANAN BIOTEKNOLOGI TANAMAN DALAM PENYEDIAAN BIBIT UNGGUL JENIMAR PIDATO Disampaikan Pada Waktu Pengukuhan Jabatan Guru Besar Tetap Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara Yang terhormat, Bapak menteri Pendidikan dan Kebudayaan Indonesia, Rektor Universitas Sumatera Utara Anggota Senat Universitas Para Guru Besar dan Lektor Para Mahasiswa, Undangan dan Hadirin Sekalian. Assalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatuh. Pada kesempatan ini terlebih dahulu saya mengucapkan syukur ke hadirat Allah SWT, yang telah memberikan berkah dan karuniaNya kepada saya, untuk menyampaikan pidato pada acara pengukuhan sebagai Guru Besar Tetap dalam bidang Bioteknologi Dasar Pemuliaan Tanaman pada Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara Dalam pidato yang berjudul "Peranan bioteknologi tanaman dalam penyediaan bibit unggul", saya mencoba memaparkan usaha-usaha untuk menghasilkan bibit unggul dengan bioteknologi tanaman khususnya melalui kultur gel dan embriogenesis. Para hadirin yang saya hormati, Sejarah Bioteknologi dimulai ketika ditemukan kembali kemampuan bakteri Streptococcus pneumoniae yang telah kehilangan virulensinya yaitu dengan mencampurkannya dengan bakteri yang virulen Avery dkk (1944) telah membuktikan bahwa pada tingkat organogenesis yang paling rendah pun terjadi transaksi genetik (Brown 1991). Selanjutnya diketahui konstruksi plasmid, penyisipan gen antar organisme yang menghasilkan DNA rekombinan. adanya bakteri tanah Agrobacterium tumafaciens yang dapat mentransfer gen secara alami dan akhirnya didapat mekanisme transfer gen antar tanaman maka muncullah tanaman transgenik (Maniatis dkk, 1982) Tanaman transgenik, yaitu tanaman yang sudah disusupi oleh DNA asing sebagai pembawa sifat yang diinginkan. Hal ini sudah berhasil dilakukan antara lain pada tanaman kapas, kedele. gandum dan jeruk, yang mengundang pro dan kontra dari kalangan masyarakat sebagai konsumen, juga petani sebagai produsen (Anderson dkk, 1989; An dkk, 1986). Seperti yang telah dicapai oleh pakar genetika dari Indonesia Putu Wirawan dimana beliau telah berhasil menyusupkan gen CVPD resistence yang diisolasinya kedalam sel bakteri Agrobakterium tumafaciens Selanjutnya bakteri ini menjadi vektor untuk masuk kedalam pohon Jeruk Citrus sp berumur 2 tahun yang steril CVPD dengan cara mengoles dan menyuntik. Hasilnya menunjukkan bahwa pohon itu bebas CVPD, penemuan ini menunjukkan berapa panjang waktu yang terpangkas untuk menghasilkan bibit unggul. Penelitian pada lima (5) kultivar salak sidempuan Salacca sumatrana dengan menggunakan sidik jari (RLFP) dan probe padi ( heterologous ) telah menunjukkan adanya marka yang serupa untuk jenis kultivar " salak rasa jambu " (Jenimar, 1997

© 2004 Digitized by USU digital library

1

). Disini didapatkan pengurangan waktu dibanding dengan pemuliaan konvensional untuk menghasilkan bibit unggul salak yang baru berbuah pada umur 3.5 -4 tahun. Prinsip bioteknologi tanaman adalah menggunakan sel/bagian dari sel atau bagian dari tanaman itu sendiri untuk menghasilkan bibit dengan sifat-sifat yang kita inginkan. Seperti kita ketahui bahwa tanaman adalah organisme multiseluler yang kompleks dengan organ-organ yang mempunyai fungsi yang berbeda-beda Kemajuan dibidang fisiologi tanaman telah memungkinkan organisme yang kompleks itu dikembalikan pada tingkat sel dengan potensi genetik yang sama. Sel - sel yang tidak terorganisir tersebut dapat dimanipulasi seperti mikroba. Selanjutnya sel -sel ini dapat diatur kembali menjadi tanaman utuh melalui manipulasi lingkungan tumbuhnya seperti: media, suhu, cahaya, zat pengatur tumbuh (Bajaj, 1994;Deberg & Zimmerman 1991). Metode mengisolasi bagian -bagian tanaman (akar, tunas, embrio, daun dan pucuk) atau gel dan bagiannya seperti protoplasma,tepung sari, ovary dan nukleus. ditumbuhkan secara tersendiri, dipacu untuk memperbanyak diri dengan menambahkan zat pengatur tumbuh seperti auksin dan sitokinin selanjutnya diregenerasikan kembali menjadi tanaman lengkap dalam suatu lingkungan aseptik dan terkendali dikenal dengan teknik kultur jaringan (Bajaj. 1994) Para hadirin Yang terhormat Manusia sangat tergantung pada produksi pertanian dalam penyediaan bahan makanan. Sedangkan Pertambahan populasi manusia diluar daya dukung dari hasil pertanian dunia saat ini, yang diperkirakan ± 450 -1500 juta orang menderita kelaparan di seluruh dunia (United Nation, 1988). Inilah problema yang kita hadapi sekarang. Keterbatasan lahan yang layak untuk pertanian dan panjangnya waktu yang diperlukan untuk menghasilkan perbaikan genetik tanaman komersial melalui pemuliaan konvensional. Bioteknologi tanaman problemanya lebih kompleks dari pada bioteknologi mikroba. Sel-sel yang sudah mengalami perubahan genetik harus dapat diregenerasikan kembali menjadi tanaman lengkap agar mempunyai nilai secara agronomi dan industri, kecuali untuk memproduksi metabolit sekunder untuk industri seperti industri parfum dan farmasi dapat dihasilkan pada tingkat gel Sehingga masalah regenerasi untuk menjadi tanaman lengkap tidak menjadi kendala (Nishi dkk, 1974). Untuk mendampingi pemuliaan konvensional yang memerlukan waktu panjang, maka usaha pemuliaan in vitro melalui bioteknologi tanaman merupakan metoda pilihan dalam memproduksi bibit unggul, diantaranya melalui metode kultur sel den embriogenesis I Kultur sel Pemuliaan tanaman selalu berkaitan dengan seleksi Dasar seleksi pada kultur jaringan untuk menghasilkan senyawa-senyawa metabolit sekunder adalah adanya variasi pada sel-sel dalam kemampuannya untuk menghasilkan bahan kimia nabati yang komersial. Variasi ini dikenal sebagai variasi somaklonal dan secara genetik variasi ini cukup besar sehingga telah terbukti dapat dimanfaatkan sebagai sumber keragaman dalam ilmu pemuliaan tanaman. Variasi somaklonal ini dapat diperoleh dari kultur gel yang berasal dari protoplas, kalus atau langsung dari eksplan Salah satu contoh disini adalah klon-klon yang berasal dari sel tunggal pada kultur suspensi yang menghasilkan antosianin dari tanaman wortel liar, mempunyai kandungan antosianin yang berbeda secara luas pada kondisi stander. Pengklonan kembali klon-klon yang mengakumulasi antosianin dalam jumlah tinggi dan rendah, menunjukkan bahwa setiap sub klon menunjukkan kisaran akumulasi antosianin yang luas.


2

Para hadirin Yang terhormat Pengestrakan senyawa limonen den linalool pada gel-gel kultur suspensi pada jeruk bali, didapat hasilnya optimum pada umur 5 hari dan telah diperoleh klon gel yang dapat menghasilkan 19 mg/l limonen yang berguna sebagai bahan nabati untuk industri farmasi (Jenimar, 1999). Sehingga waktu yang dibutuhkan menjadi jauh lebih singkat dari pada menunggu panen buah di lapangan, karena yang akan kita ekstrak adalah kulit buahnya. Limonen digunakan pada industri farmasi dan linalool untuk insektisida (Ohta & Hasegawa, 1995). Pemuliaan tanaman ditingkat gel ini selain untuk produksi, dapat juga dilakukan untuk ketahanan terhadap cekaman lingkungan, hama penyakit, salinitas tanah, dan sebagainya Jadi untuk memperoleh klon-klon tersebut, akan dilakukan seleksi untuk dikembangkan dalam jumlah banyak di laboratorium. Keuntungan seleksi klon antara lain: 1) Tidak tergantung pada lingkungan dan hama penyakit; 2). Produksi dapat diatur sesuai permintaan pasar; 3). Kualitas dan kuantitas lebih konsisten dan 4). Tidak memerlukan lahan (Staba, 1982) Rangkaian penelitian ini merupakan salah satu bidang bioteknologi dalam pemulian tanaman untuk mendapatkan lini gel unggul. Hadirin yang saya hormati Embriogenesis Untuk mengatasi masalah dalam seleksi bibit unggul pada tanaman yang sukar diperbanyak secara vegetatif (cangkok, stek, okulasi), khususnya dalam masalah kandungan fenolat yang tinggi,tanaman diperbanyak terlebih dahulu melalui teknik embriogenesis sebagai salah satu usaha dalam bioteknologi. Selanjutnya tanaman yang dihasilkan dengan proses ini akan diseleksi di lapangan untuk tujuan pemuliaan. Embriogenesis dimulai dengan pembelahan gel yang tidak seimbang (kalus). Kalus biasanya terbentuk setelah eksplan dikulturkan dalam media yang mengandung auksln Banyak faktor yang mempengaruhi embriogenesis antara lain auksin eksogen, sumber eksplan, komposisi nitrogen yang ditambahkan dalam media dan karbohidrat (sukrosa). Selanjutnya gel membelah terus hingga memasuki tahap globular. Pada saat tersebut sel aktif membelah kesegala arah dan membentuk lapisan terluar yang akan menjadi protoderm (bakal epidermis), kelompok sel yang merupakan prekursor jaringan dasar dan jaringan pembuluhpun mulai terbentuk. Pembelahan kesegala arah tersebut terhenti ketika pembentukan primordia kotiledon, pada saat embrio matang sudah autotrof. Embrio yang matang akan berkecambah dan tumbuh menjadi tumbuhan yang baru pada kondisi yang cocok (Bajaj, 1994; Dodeman dkk. 1997;Lits, 1985). Proses pembentukan dan perkembangan embrio (embriogenesis) menentukan pola pertumbuhan, yaitu meristem pucuk ke atas, meristem akar ke bawah, dan pola-pola dasar jaringan lainnya berkembang pada 'axis' pucuk -akar ini, namun pada tiap tumbuhan terdapat variasi pada proses embriogenesis. Pada metoda kultur jaringan terbukti gel somatik yang terbentuk dari gel-gel embriogenik dapat juga melakukan proses embriogenesis. Fenomena ini berhasil diamati pada tahun 50-an pada beberapa tanaman, seperti kedelai, jagung, dan terutama pada wortel. Korteks wortel yang ditanam pada media dasar 'white', sukrosa dan 2.4-D membentuk massa kalus, yang kemudian dipindahkan ke media tanpa 2.4-D ternyata sekumpulan gel membelah teratur dan melalui tahap normal embriogenesis yaitu globular, jantung, dan torpedo,kemudian menjadi tanaman baru yang lengkap. Hasil penelitian ini membuktikan bahwa setiap gel pada tumbuhan masih memiliki kapasitas yang dipunyai oleh zigot dari mana gel tersebut berasal jadi hanya dengan memberikan rangsangan yaitu berupa lingkungan yang cocok


3

(terutama dari media tempat gel kultur), maka gel tersebut akan mampu mengekspresikan potensi untuk tumbuh dan berkembang menjadi individu baru (Bajaj, 1994). Pada penelitian jati (Tectona grandis) menunjukkan terbentuknya fase-fase globular, jantung dan terpedo (Jenimar dkk,2004) setelah 12 minggu dengan mengunakan MS modifikasi, sedangkan pada jambu bol terbentuk rase-rase seperti di atas setelah 14 minggu (Jenimar dkk, 2002). Fase -rase yang menunjukkan berjalannya proses embriogenesis pada tanaman kemiri terbentuk pada minggu ke14 (Sihaholo,2004) seperti yang tertera pada gambar berikut ini :

Gambar 2. Fase hati (heart) pada kultur in vitro tanaman kemiri


4

Selanjutnya proses embriogenesis adalah bagian dari metode kultur jaringan untuk memperoleh bibit yang banyak dan bebas virus. Planlet yang dihasilkan pada mulanya beragam. Selanjutnya tanaman akan ditanam dilapang dan diadakan seleksi sesuai dengan metoda pemuliaan berkali-kali sehingga diperoleh tanamantanaman yang unggul. Tanaman inilah yang digunakan sebagai sumber eksplan yang bisa diperbanyak dengan berbagai cara dilaboratorium kultur jaringan sehingga didapat bibit dalam jumlah banyak dan seragam, metoda yang digunakan antara lain menginduksi tunas majemuk dan sub kultur. Jika sudah diperoleh sumber eksplan yang unggul dan media yang sesuai maka prosesnya akan berlangsung dalam waktu yang singkat dengan penambahan hormon tumbuh dalam konsentrasi rendah. Hadirin yang saya muliakan kesimpulan yang dapat kita ambil dari uraian diatas bahwa dengan menggunakan prinsip-prinsip bioteknologi sebagai dasar pemuliaan tanaman akan diperoleh keuntungan pemangkasan waktu dan menghasilkan bibit-bibit unggul bebas virus dalam jumlah banyak melalui metoda kultur jaringan. Hadirin yang saya Hormati Demikianlah uraian mengenai peranan Bioteknologi tanaman dalam penyediaan bibit unggul dengan beberapa metode bioteknologi dan kultur jaringan sebagai usaha memenuhi kebutuhan terhadap bibit tanaman pangan dan tanaman komersial yang bermutu. Sebelum mengakhiri pidato ini, saya ingin menyampaikan ucapan terimakasih yang tulus kepada Bapak Rektor Universitas Sumatera Utara yang telah memproses kenaikan pangkat dan jabatan saya menjadi Guru Besar Tetap pada Fakultas Pertanian USU dan kepada Dekan Fakultas Pertanian USU serta para pembantu dekan, juga saya ucapkan terimakasih Terimakasih yang sama tak lupa saya ucapkan kepada semua guru-guru yang telah mendidik dan membimbing saya sejak dari sekolah rendah sampai pendidikan Pasca sarjana yang nama beliau-beliau itu tidak bisa saya sebutkan satu persatu Pada kesempatan ini saya juga menyampaikan penghormatan kepada Ayahanda almarhum H Bagindo Djarin dan almarhumah Ibunda Hj. Siti gadijah yang telah tiada tapi semua ini berkat asuhan dan dorongan beliau berdua Demikian juga kepada Nina. Onang, Da Tin. Da Ong dan keponakan-keponakan semua terimakasih atas dukungan moril selama saya menjalani masa pendidikan Begitu juga kepada Bunda Hj Karsini dan Adik-adik semua. terimakasih atas pengertian yang diberikan selama ini Kepada suami saya Mas Lilik serta ananda-ananda Izal,Imel, Andri, Nanda, Ery, Fery dan Rina saya menyampaikan terimakasih dan penghargaan yang sebesarbesarnya atas segala dorongan dan pengorbanan serta keiklasan berbagi waktu selama saya mengikuti program Pasca Sarjana hingga mencapai jabatan sebagai Guru Besar Semoga Allah menuntun saya dalam menjalankan tugas dimasa yang akan datang sehingga bermanfaat dunia dan akhirat Terima kasih saya buat rekan-rekan staf pengajar di Program Studi Pemuliaan Tanaman, terutama Bapak Ir. Isman Nuryadi yang telah berperan dalam proses kenaikan jabatan ini. Terima kasih juga buat Baity, Asni, Andy,dan Budi atas bantuan dan kerja sarna yang diberikan. Akhirnya kepada seluruh hadirin yang dengan sabar mendengarkan pidato pengukuhan ini saya ucapkan banyak terima kasih, semoga Allah SWT melimpahkan karunia dan rahmatNya bagi kita semua.


5

Wabillahi taufiq Walhidayah. Assalamualaikum Warahmatullahhi Wabarakatuh. Medan 8 Mei 2004 Daftar Pustaka Anderson [et.al]1989 .Transgenic Plants that Express the Coat protein Genes of TMV and AIMV Interfere with Disease Development of Some non-related Viruses Phytopathology 79:1284-1290 An, G. Watson B.D and Chiang, C.C, 1986. Transformation of Tobacco, Tomato, Potato, and Arabidopsis thaliana using Binary Ti Vector System. Plant Physiology 81 :301-305 Bajaj, Y.PS 1994. Somatic Hybridization in Crop Improvement SpriagVerlag, New York. Brown. TA. 1991. pengantar Kloning Gen. Yayasan Essentia Medica, Yogyakarta Deberg, P.C. & RH. Zimmerman, 1991 micropopagation technology AR & JB. Miranda, Fa Quantitatif genetics in maize breeding Iowa state university. Dodeman VL G Oucreux, and M. Kreis 1997.Zygotic Embryogenesis versus Somatic Embryogenesis Journal of Experimental Botany 48 (313): 1493-1509 Jenimar, 1997. Characterization of Padang Sidempuan Salak (Salacca sumatrana Beccari) Abstrak Makalah dalam Proseding Bioteknologl Conference, Jakarta. 17-19 Junl 1997. Jenimar. 1999 Kajian Perbandingan Umur Kalus Citrus grandis Terhadap Produksi Metabolit Skunder Jurnal Penelitian Pertanian Vol 18 No 1 Jenimar. 2001 Somatic Embriogenesis In Malay Apple (Syzgium malaccence (L) Merr and Rerry). Proceeding the 4th IMT-GT UNINET Conference Pulau Pinang, Malaysia Jenimar, J.A. Napitupulu., dan Armaniar, 2002. Pengaruh Auksin dan Sitokinin Terhadap Perkembangan Embriogenesis Somatik Jati (Tectona grandis LF). Jurnal Pertanian UISU. Volume 22, 2004 Jenimar. JA. Napitupulu., dan Susana, TS.. 2002. Induction Callus of Malay Apple (Syzgium malaccense (L) Merr) Jurnal Pertanian UISU Volume 23,2004. Litz, R.E. 1985. Somatic Embryogenesis in Tropical Fruits Trees in Henke, R.R., Hughes, K.W., Constantin. M.J., Hollaender, A. (Eds.) Tissue Culture in Forestry and Agriculture, Plenum Press, New York and London Pp. 179-193. Maniatis, T, E.F. Fitsch, J. Sambrook. 1982 Molecular Cloning. A Laboratory mannual. Cold Spring Harbor Laboratory, New York Nishi, A., Yoshida, A., Mori. M. & Srigano, N. (1974). Isolation of variant carrot cell lines with altered pigmentation. Phytochemistry 13,1653.


6

Ohta, H & Hasegawa, S. (1995). Limonoid in pummelos Citrus grandis (L.) Osbeck. Journal of Food Science 60 (6), 1284-1285. Parr, A.J., (1989) The production of secondary metabolites by plant cell cultures. Journal of Biotechnology 10 (1), 1-26. Sihaloho, A.N. 2004. Induksi Kalus dan Embriogenesis Kemiri (Aleurites moluccana L.) dengan Kombinasi Auksin dan Sitokinin Tesis Pasca Sarjana USU. In press. Staba, J.E. (1982). Plant tissue culture as a source of biochemicals. CRC Press, Inc. Boca Raton-Florida. United Nation World Food Council. 1988. The Global State of Hunger and Malnutrition 1988 Reprts. 14th Ministerial Session, Nicosia, Cyprus. Weaver. D.K., Dunkel, FV. Ntezurubanza, L. Jackson, L.L. & Stock, D. T. (1991). The efficacy of linalool, a major component of freshly-milled Ocimum canum Sims (Lamiaceae),for protection against post harvest damage by certain stored product coleoptera Journal of Stored products research 27 (4), 213220. Wattimena. 1991 Bioteknologi Tanaman Pusat Antar universitas. Bioteknologi. Institut Pertanian Bogor, Bogor. Yamato. Y, Kinoshita. Y. Watanabe. S & Yamada. Y. (1989). Anthocyanin production in suspension cultures of high producing cells of Euphorbia milli Agricultural Biology Chemistry 53 (2),417-423. Zenk. M. H. El-Shagi, H. & Schulte, U. (1975).Produktion by cell suspension cultures citrifolia.Planta Medica Supplement 79. 101.


7

PERANAN BIOTEKNOLOGI TANAMAN DALAM PENYEDIAAN BIBIT UNGGUL JENIMAR

Recommend Documents