Post on 07-Dec-2015
description
MAKALAH
Perakitan Varietas Secara Konvensional :
Poliploidi
Diajukan untuk memenuhi tugas mata kuliah teknologi benih
Disusun Oleh:
Ardika Albi Fauzi
Adhitiya Rana
150510140158
150510140165
Rosafira Putri Zistalia 150510140207
M. Ali Akbar 150510140219
Agroteknologi J
Fakultas Pertanian - Universitas Padjadjarann
Jalan Raya Bandung Sumedang Km. 21, Jatinangor, Jawa Barat.
2015
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas kehendak-Nya
kami dapat menyelesaikan makalah yang berjudul “Perakitan Varietas Secara
Konvensional : Poliploidi”. Makalah ini disusun untuk memberikan pengetahuan
tentang salah satu kegiatan yang digunakan dalam membuat varietas yang baru yakni
dengan memanfaatkan fenomena poliploidi.
Kami menyadari makalah ini masih memiliki kekurangan, sehingga kami
berharap para pembaca dapat turut memberikan saran dan kritik yang membangun
demi penyempurnaan makalah ini.
Jatinangor, September 2015
Penyusun.
ii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR...................................................................................................ii
DAFTAR ISI................................................................................................................iii
DAFTAR GAMBAR....................................................................................................iv
BAB 1 PENDAHULUAN.............................................................................................1
1.1. Latar Belakang...................................................................................................1
BAB 2 ISI......................................................................................................................3
2.1. Macam Poliploidi...............................................................................................3
2.1.1. Alami dan Buatan.........................................................................................3
2.1.2. Autopoliploidi dan Allopoliploidi................................................................3
2.2. Proses Terjadinya Poliploidi..............................................................................4
2.3. Efek Poliploidi Terhadap Tanaman...................................................................4
2.4. Zat Kimia Penginduksi Poliploidi.....................................................................4
2.5. Pengaruh Kolkisin Pada Pembelahan Sel..........................................................5
2.6. Penerapan Perlakuan Kolkisin...........................................................................6
2.6.1. Metode perlakuan.........................................................................................7
2.6.2. Faktor yang mempengaruhi penyerapan kolkisin.........................................7
BAB 3 PENUTUP.........................................................................................................9
3.1. Kesimpulan........................................................................................................9
DAFTAR PUSTAKA..................................................................................................10
iii
DAFTAR GAMBAR
gambar 1. Rumus bangun kolkisin murni......................................................................5gambar 2. Anti mitotic agent berikatan dengan β-tubulin.............................................6gambar 3. Semangka tanpa biji hasil poliploidi............................................................7
iv
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kian pesatnya perkembangan ilmu pengetahuan turun andil membuat dunia
pertanian terus berubah ketingkat yang lebih modern. Salah satu bukti keadaan dunia
pertanian yang kian modern yakni penggunaan benih atau bibit tanaman budidaya
yang memiliki sifat yang sesuai dengan tujuan budidaya dan tentunya hal ini akan
menguntungkan bagi petani. Hal ini dapat terwujud karena teknologi saat ini telah
mampu memanfaatkan keragaman genetik suatu tanaman dan selanjutnya
keragamaan genetik tersebut terus ditingkatkan dengan program pemuliaan tanaman.
Pemuliaan tanaman ditujukan untuk meningkatkan kesejahteraan manusia dengan
cara memanipulasi genetik suatu tanaman sehingga didapat sifat tanaman yang sesuai
dengan kebutuhan manusia.
Peningkatan keragaman genetik suatu tanaman dapat dilakukan dengan beberapa
cara salah satunya poliploidi. Poliploidi merupakan salah satu cara perakitan varietas
yang sifatnya konvensional. Poliploidi merupakan peristiwa dimana kromosom suatu
individu mengalami pelipatgandaan dalam segi jumlah. Hal ini dapat terjadi karena
sel suatu tanaman mengalami gagal berpisah saat proses mitosis sehingga jumlah
kromosom yang seharusnya jumlahnya tetap menjadi dua kali lipat. Hal ini tentunya
akan berpengaruh terhadap tanaman seperti ukurannya menjadi lebih besar atau
ekspresi lainnya.
Peristiwa poliploidi sebenarnya dapat terjadi secara alami. Namun dalam tujuan
perakitan varietas baru, peristiwa poliploidi dilakukan secara buatan dengan bantuan
zat penginduksi poliploidi salah satu yang sering digunakan yakni kolkisin. Kolkisin
menyebabkan benang-benang spindel terhenti aktivitasnya dan tentunya akan
membuat peristiwa pembelahan sel tidak terjadi dengan normal.
Dalam pelaksanaan pemberian kolkisin dengan tujuan mendapatkan tanaman
yang mengalami poliploidi, perlu diperhatikan berbagai aspek seperti tingkat
1
kepekaan tanaman terhadap perlakuan, konsentrasi kolkisin, jenis perlakuan,
lingkungan pemberian kolkisin, dan waktu pemberian kolkisin. Dengan
memperhatikan aspek yang ada, diharapkan kegiatan perakitan varietas ini dapat
berjalan sesuai rencana dan mendapatkan hasil yang sesuai dengan keinginan.
2
BAB 2 ISI
2.1. Macam Poliploidi
1.1.1. Alami dan Buatan
Poliploidi adalah suatu peristiwa terjadinya pelipatgandaan jumlah kromosom,
misalkan dari 2n menjadi 4n. Poliploidi dapat terjadi secara alami dan buatan.
Poliploidi secara alami terjadi karena adanya faktor alami yang membuat sitoplasma
menjadi encer sehingga tidak terbentuk benang-benang spindle. Faktor alami yang
sering menyebabkan poliploidi adalah suhu. Kejutan suhu dapat menginduksi
poliploidi oleh salah satu dari dua mekanisme yaitu: (1) menyebabkan retensi badan
kutub kedua meiosis atau (2) menghalangi pembelahan mitosis pertama. Menurut
Donaldson et al., (2008) dalam Mable (2011), tekanan yang tinggi antara 400 dan 600
atmosfer juga dapat menginduksi poliploidi. Sementara kejutan tekanan tidak relevan
dengan pembentukan poliploidi dalam sistem liar, dingin atau guncangan panas
dapat terjadi secara alami melalui perubahan thermoclines, air gerakan-gerakan
seperti banjir atau pencairan salju, hujan lebat atau perubahan yang cepat dalam suhu
musiman.
Poliploidi buatan umumnya dilakukan untuk mendapatkan produk genetik
sesuai keinginan breeder atau pihak terkait. Pada umumnya poliploidi buatan dapat
terjadi dengan memberikan kolkisin (C12H25O6N). Kolkisin ini dapat diperoleh dari
biji atau umbi tanaman Colchicum autumnale. Caranya pemberian kolkisin ini cukup
dengan merendam biji dalam larutan kolkisin atau memberikan kolkisin pada sel-sel
meristematik seperti mata tunas atau pucuk.
1.1.2. Autopoliploidi dan Allopoliploidi
Poliploidi dapat dibagi menjadi dua macam, yaitu :
Autopoliploidi; yaitu perlipatgandaan jumlah kromosom yang berasal
dari satu spesies tanaman.
3
Allopoliploidi; yaitu perlipatgandaan jumlah kromosom yang berasal
dari hasil persilangan dua spesies tanaman atau lebih.
1.2. Proses Terjadinya Poliploidi
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa poliploidi adalah suatu
peristiwa terjadinya pelipatgandaan jumlah kromosom, misalkan dari 2n menjadi 4n.
Hal ini terjadi karena adanya pengenceran sitoplasma sehingga benang spindle tidak
terbentuk. Akibatnya pada fase metaphase menuju anaphase tidak ada benang spindle
yang menarik kromosom ke kedua kutubnya masing-masing sehingga kromosom
yang seharusnya terbagi menjadi 2n dan 2n tetap berkumpul pada bidang ekuator dan
terbentuk dinding inti sel baru menjadi 4n.
1.3. Efek Poliploidi Terhadap Tanaman
Poliploidi atau pelipatgandaan jumlah kromosom dapat menyebabkan
terjadinya pembesaran ukuran pada bagian-bagian tanaman. Contohnya pembesaran
pada batang, umbi, ubi, daun, bunga, buah, dan biji. Poliploidi tidak mengubah
bentuk dan warna, hanya memperbesar ukuran. Perubahan bentuk dan warna
dilakukan dengan mutasi. Hal ini dikarenakan, karena poliploidi merupakan peristiwa
pelipatgandaan jumlah kromosom, sedangkan mutasi merupakan peristiwa perubahan
urutan basa nitrogen dalam suatu individu yang akan menciptakan variasi genetik
baru dari tetuanya.
1.4. Zat Kimia Penginduksi Poliploidi
Pada pelaksanaan poliploidi buatan, kolkisin merupakan salah satu zat kimia
penginduksi terjadinya poliploidi atau bisa disebut dengan senyawa anti mitotic agent
yang sering digunakan. Selain kolkisin, terdapat senyawa anti mitotic agent lain
seperti asefnaten, kloralhidrat, sulfanilamid, etil-merkuri-klorid, dan
heksaklorosikloheksan. Kolkisin sering digunakan dibanding dengan zat kimia yang
telah disebutkan karena memiliki kelebihan yakni mudah larut dalam air, sedangkan
4
zat kimia yang telah disebutkan hanya larut dalam gliserol sehingga dalam
penggunaannya akan lebih sulit dibanding dengan kolkisin.
Pada bidang kesehatan terdapat tiga golongan antimitotic agent yang berbeda yang
telah teridentifikasi, yaitu golongan taxanes contohnya paclitaxel (taxol) dan docetaxel,
golongan vinca alkaloids contohnya vincristine, vinblastine, vindesine, dan vinorelbine,
dan golongan yang terakhir yakni kolkisin (colchicine).
gambar 1. Rumus bangun kolkisin murni
Sejak ditemukannya di tahun 1937, kolkisin banyak digunakan oleh pemulia
untuk mendapatkan individu dengan jumlah kromosom yang berlipatganda dari
jumlah normalnya. Kolkisin memiliki pola aksi menginduksi poliploidi dengan cara
menjadi inhibitor tubulin yang membentuk mikrotubulus melalui pengikatan subunit β-
tubulin dari mikrotubulus . Kolkisin merupakan senyawa yang didapat dari ekstraksi
tumbuhan Colchicum autumnale L. yang termasuk anggota famili Liliacea. Tanaman ini
hanya tumbuh di daerah subtropis sehingga tanaman ini tidak dapat ditemukan di
Indonesia. Adanya masalah ini, Indonesia biasanya mengimpor kolkisin dari negara lain.
1.5. Pengaruh Kolkisin Pada Pembelahan Sel
Telah dijelaskan sebelumnya bahwa kolkisin akan bekerja dengan cara menjadi
inhibitor tubulin yang akan membentuk mikrotubulus. Mikrotubul berperan penting
dalam pembelahan sel dengan cara terlibat dalam pergerakan dan penempelan kromoson
selama mitosis.
5
Sumber : repository.unib.ac.id
gambar 2. Anti mitotic agent berikatan dengan β-tubulin (a) gol. vinca alkaloids (b) gol. Kolkisin (c) gol. taxanes
Keadaan mikrotubul di dalam sel tidak statis, namun dinamis suatu saat
memanjang (polimerisasi) dan saat lainnya memendek (depolimerisasi) saling silih
berganti. Sifat ini menjadikan mikrotubul memiliki peran penting selama pembelahan
sel yakni sebagai penggerak kromosom. Kehadiran kolkisin akan mengganggu
polimerisasi dan depolimerisasi mikrotubul. Hal ini terjadi karena kolkisin akan
berikatan dengan β-tubulin yang merupakan salah satu subunit tubulin bersama
dengan α-tubulin membentuk mikrotubul. Kolkisin yang berikatan dengan β-tubulin
membuat mikrotubul yang terbentuk menjadi tidak normal.
1.6. Penerapan Perlakuan Kolkisin
Dalam penerapannya, kolkisin yang diberikan kepada suatu individu tanaman
bisa dilakukan dengan beberapa metode sesuai dengan keperluan. Selain itu dalam
pelaksanaannya, ada faktor yang mempengaruhi keberhasilan pemberian kolkisin
sehingga perlu diperhatikan agar mendapat individu tanaman yang telah mengalami
peristiwa poliploidi.
1.6.1. Metode perlakuan
6
Sumber : http://www.nature.com
Ada beberapa cara dalam penerapan perlakuan kolkisin. Cara-cara ini
dilakukan tergantung pada tujuan penelitian, peralatan yang tersedia, dan jenis
tanaman. Diantaranya adalah metode imersi biji (seed immersion), metode
tetes pada jaringan meristem ujung, metode imersi stek, metode kolkisin
dipekatkan dalam pasta lanolin, dan metode penyuntikan (injection).
gambar 3. Semangka tanpa biji hasil poliploidi
Penerapan kolkisin yang sering digunakan yakni dengan metode imersi
biji biasanya dilakukan pada semangka. Metode ini dilakukan dengan cara
merendam benih dalam suatu cawan petri yang telah dilapisi tissue atau kapas.
Biji diusahakan tidak terendam seluruhnya agar biji dapat memperoleh
oksigen dengan baik. Benih yang diberi perlakuan perendaman kolkisin
merupakan benih yang nantinya menjadi tetua betina. Setelah didapat benih
dengan kromosom tetraploid, benih tersebut ditumbuhkan dan disilangkan
dengan semangka diploid yang nantinya akan menghasilkan benih semangka
triploid. Benih semangka triploid ini bila ditanam akan menghasilkan
semangka tanpa biji. Proses ini harus diulang setiap kali akan menghasilkan
semangka tanpa biji karena semangka tanpa biji (triploid) tidak mempunyai
benih yang fertil untuk ditanam kembali.
7
Sumber : www.ladangpengetahuan.com
1.6.2. Faktor yang mempengaruhi penyerapan kolkisin
Saat penerapan perlakuan kolkisin, ada faktor-faktor yang perlu
diperhatikan agar kolkisin dapat menyerap kedalam benih. Hal yang diperhatikan
pertama kali yakni keadaan sel individu. Kolkisin akan efektif apabila diteteskan
atau direndam pada saat sel membelah sebab kolkisin akan diserap oleh sel dan
mempengaruhi pembelahan sel yang sedang berlangsung.
Selanjutnya, waktu yang penerapan perlakuan perlu diperhatikan pula.
Pemberian kolkisin sebaiknya dilakukan pada pagi atau sore hari dimana pada
saat itu suhu udara rendah dan kelembaban tinggi. Hal ini dilakukan karena sifat
kolkisin yang mudah menguap . Keberadaan air disekitar benih mempengaruhi
terhadap penyerapan kolkisin. Perendaman dengan air sebelum perlakuan
perendaman dengan larutan kolkisin akan lebih mengefektifkan pemberian
kolkisin, sebab sel-sel benih sudah berimbibisi terlebih dahulu. Dengan demikian,
benih lebih mudah menerima pengaruh kolkisin. Benih yang akan digandakan
sebaiknya juga direndam dahulu dalam larutan fungisida agar tidak
terkontaminasi penyakit .
Kepekaan terhadap perlakuan kolkisin amat berbeda di antara spesies
tanaman. Oleh karena itu baik konsentrasi maupun waktu perlakuan akan berbeda
pula, bahkan untuk bagian tanaman yang berbeda akan lain pula dosis dan
waktunya konsentrasi yang diberikan untuk menginduksi poliploid biasanya
berkisar 0.006 sampai 1.0%, sedang konsentrasi untuk perlakuan pada benih
umumnya sebesar 0.05% dengan waktu perendaman 3 sampai 5 hari. Untuk
kecambah dicelup kedalam larutan kolkisin selama 3 sampai 4 jam, sedangkan
untuk tunas larutan dioleskan atau diteteskan.
8
BAB 3 PENUTUP
3.1. Kesimpulan
Dari uraian yang telah dijelaskan, maka dapat disimpulkan bahwa poliploidi
merupakan kejadian pengenceran sitoplasma yang menyebabkan tidak terbentuk
benang spindle sehingga kromosom tidak bergerak ke masing-masing kutub.
Poliploidi tidak mengubah bentuk dan warna, namun hanya mengubah ukuran
tanaman. Poliploidi dapat terjadi secara alami dan buatan. Salah satu zat yang dapat
menyebabkan terjadinya poliploidi adalah kolkisin.
9
DAFTAR PUSTAKA
Alam, M.M., M.K. Karim, M.A. Aziz, M.M Hossain, B. Ahmed, A. Mandal. 2011.
Induction and evaluation of polyploidy in some local potato varieties of Bangladesh.
J. Biodiversity Environ. Sci. 1: 16-21
Mable B. K., et, al. 2011. Genome duplication in amphibians and fish: an extended
synthesis. Journal of Zoology 284 (2011) 151 – 182 c 2011
Escandon, A.S., J.C. Hagiwara, L.M. Alderete. 2006. A new of Bacopa monnieri
obtained by in vitro polyploidization. Electronic J. Biotech. 9: 181-186
Haryanti, S., R.B. Hastuti, N. Setiari, A. Banowo. 2009. Pengaruh Kolkisin Terhadap
Pertumbuhan, Ukuran Sel Metafase Dan Kandungan Protein Biji Tanaman Kacang
Hijau (Vigna radiata (L) Wilczek). J. Penelit. Sains Teknol. 10:112-120
Nasir, M. 2002. Bioteknologi Molekuler Teknik Rekayasa Genetika Tanaman.
Penerbit PT. Citra Aditya Bakti Bandung
Rostini, Neni. 2008. Pengantar Pemuliaan Tanaman. Bandung : Pustaka Giratuna
10