KERAGAMAN KERAGAMAN SOMAKLONALSOMAKLONAL

oleh :oleh :Prof. Dr. Ir. Hj. Nurhajati Ansori Mattjik, M.SProf. Dr. Ir. Hj. Nurhajati Ansori Mattjik, M.S

Pengertian Keragaman SomaklonalKultur jaringan tanaman adalah:Metode atau teknik mengisolasi jaringan, organ, sel maupun protoplasma tanaman menjadikan eksplan dan menumbuhkannya ke dalam media pertumbuhan yang aseptik sehingga eksplan tersebut dapat tumbuh dan berkembang berorganogenesis dan dapat beregenerasi menjadi tanaman sempurna.

Teknik kultur jaringan beranjak dari teori totipotensi (total genetic potential) yang disampaikan oleh Schleiden dan Schwan pada tahun 1838.

Sel tanaman adalah suatu unit yang otonom yang didalamnya mengandung material genetik apabila ditumbuhkan di dalam lingkungan tumbuh yang sesuai, dapat tumbuh dan berdiferensiasi menjadi tanaman lengkap.

Teknik kultur jaringan mempunyai 2 kegunaan Teknik kultur jaringan mempunyai 2 kegunaan (Coponetti,2005), yaitu:(Coponetti,2005), yaitu:1. Menghasilkan propagula yang bermutu,1. Menghasilkan propagula yang bermutu,2. Perbaikan tanaman untuk menghasilkan kultivar baru2. Perbaikan tanaman untuk menghasilkan kultivar baru

Penyimpangan mitosis dalam kultur jaringan akan Penyimpangan mitosis dalam kultur jaringan akan mengakibatkanmengakibatkantanaman baru yang dihasilkan secara genetik tidak sama tanaman baru yang dihasilkan secara genetik tidak sama dengan induknyadengan induknyayang disebut keragaman somaklonal.yang disebut keragaman somaklonal.

Keragaman somaklonal didefinisikan sebagai keragaman Keragaman somaklonal didefinisikan sebagai keragaman genetik dari tanamangenetik dari tanamanyang dihasilkan oleh sel somatik tanaman yang yang dihasilkan oleh sel somatik tanaman yang ditumbuhkan secara ditumbuhkan secara in vitroin vitro (Larkin (Larkindan Scowcroft,1981). dan Scowcroft,1981).

Menurut Skirvin (1978) keragaman yang Menurut Skirvin (1978) keragaman yang berhubungan dengan kultur jaringan diantaranya berhubungan dengan kultur jaringan diantaranya disebabkan oleh perubahan jumlah kromosom disebabkan oleh perubahan jumlah kromosom melalui penggandaan atau reduksi. Keragaman melalui penggandaan atau reduksi. Keragaman tersebut dapat berasal dari eksplan yang telah tersebut dapat berasal dari eksplan yang telah memiliki kromosom polisomik seperti pada sel memiliki kromosom polisomik seperti pada sel daun dan sel akar (Ramulu, 1985)daun dan sel akar (Ramulu, 1985)

Timbulnya keragaman genetik dapat terjadi karena Timbulnya keragaman genetik dapat terjadi karena pengaruh alam atau perbuatan manusia. Manusia pengaruh alam atau perbuatan manusia. Manusia dapat menimbulkan keragaman genetik suatu dapat menimbulkan keragaman genetik suatu komoditi dengan berbagai cara, antara lain melalui komoditi dengan berbagai cara, antara lain melalui persilangan, mutasi, rekayasa genetik, danpersilangan, mutasi, rekayasa genetik, danpenggunaan mitagen.penggunaan mitagen.

MUTASI/ KERAGAMAN SOMAKLONAL

Menurut Suzuki et al (1981) terdapat 2 dasar terjadinya mutasi :

1. Mutasi gen, dimana gen dapat bermutasi dari bentuk dominan, dan bentuk resesif dan

sebaliknya2. Mutasi kromosom, segmen kromosom suatu

kromosom dapat terlibat dalam perubahan.

Perubahan susunan maupun jumlah kromosom ini disebut abrasi. Abrasi ini dapat diklasifikasikan menjadi 2 (Suzuki et al, 1981) :

1. Abrasi struktur kromosom meliputi dilesi, duplikasi, inversi, dan translokasi

2. Abrasi jumlah kromosom terdiri dari : euploid, keragaman dari satu set kromosom, pada

keadaan abnormal dapat menjadi satu (monoploid atau haploid), dua set (diploid), tiga set (triploid), dan empat set (tetraploid).

Dalam kasus perbanyakan kultur jaringan yang terjadi adalah mutasi somatik. Kejadian ini banyak dipengaruhi oleh keadaan sel itu sendiri. Sel yang melakukan mutasi akan membelah, kemudian membentuk kumpulan sel yang berbeda dengan induknya, membentuk klon baru yang sifatnya berbeda dengan induknya.

Tanaman yang baru ini bukan hasil rekombinan atau segregasi seperti hasil persilangan.

Menurut Ahloowalia (1986) keragaman somaklonal yang dihasilkan dari kultur jaringan memberi kesempatan untuk pengembangan metode seleksi in vitro yang bermanfaat dalam program pemuliaan tanaman

Keragaman somaklonal melalui kultur jaringan dapat terjadi tergantung pada: (Jacobsen, 1987) :1. Eksplan yang digunakan (sel, protoplasma, kalus, bagian jaringan),2. Jenis dan konsentrasi zat pengatur tumbuh,3. Lamanya fase pertumbuhan,4. Komposisi bahan kimia yang digunakan dalam media.

Keragaman somaklonal ini mungkin bermanfaat mungkin juga tidak, bahkan dapat merusak baik pada tanaman maupun produksinya.

Biasanya pada tanaman hias cukup banyak keragaman somaklonal yang menguntungkan, seperti perubahan warna petal bunga, warna daun, ketinggian tanaman, dsb.

Pada tanaman pangan yang dikhawatirkan akan mengganggu produksinya, seperti penelitian yang dilakukan oleh Soetjahjo (1994) mengenai pengaruh salinitas tinggi pada tanaman jagung yang diperbanyak dengan teknik kultur jaringan, diperoleh hasil yang mempunyai kelainan pada tongkolnya, sehingga merugikan.

Pada kenyataanya terjadi keragaman somaklonal ini peluangnya sangat kecil sekali, tetapi dapat diusahakan untuk terjadi.

Pengaturan Penanaman Eksplan

Perbaikan tanaman secara konvensional yang dikerjakan oleh para pemulia, akan menggunakan sejumlah besar tanaman untuk diseleksi di lapang. Selain dipengaruhi oleh gennya, lingkungan juga akan berpengaruh terhadap terjadinya mutasi. Melalui kultur jaringan memungkinkan para pemulia untuk menyeleksi dari sejumlah tanaman yang seragam, dimana jumlah tanamannya relatif sedikit.

Dengan demikian penggunaan teknik kultur jaringan diharapkan dapat menghasilkan kultivar baru dalam waktu yang relatif singkat (Li dan Gray, 2005)

Induksi Keragaman Somaklonal Secara Eksogen

Keadaan eksplandan keseimbangan zat pengatur tumbuh Keadaan eksplandan keseimbangan zat pengatur tumbuh dalam media kultur jaringan dapat mempengaruhi kestabilan dalam media kultur jaringan dapat mempengaruhi kestabilan genetik materi kultur (Ancora dan Sannino, 1987).genetik materi kultur (Ancora dan Sannino, 1987).

Menurut D’ Amito (1987) dan Baylis (1980) kultur jaringan Menurut D’ Amito (1987) dan Baylis (1980) kultur jaringan merupakan sumber potensial untuk mendapatkan keragaman, merupakan sumber potensial untuk mendapatkan keragaman, yaitu dengan mengatur zat pengatur tumbuh dalam komposisi yaitu dengan mengatur zat pengatur tumbuh dalam komposisi media dan lamanya mengkulturkan.media dan lamanya mengkulturkan.

Ramulu (9185) menyatakan eksplan yang berasal dari daun Ramulu (9185) menyatakan eksplan yang berasal dari daun dan akar kemungkinan mengandung sel-sel polisomik yang dan akar kemungkinan mengandung sel-sel polisomik yang dapat mengakibatkan keragaman somaklonal.Contohnya dapat mengakibatkan keragaman somaklonal.Contohnya pada tanaman kentang kultivar Bintje yang dihasilkan dari pada tanaman kentang kultivar Bintje yang dihasilkan dari kultur protoplasma yang dilaporkan oleh Ramulu (9184) dan kultur protoplasma yang dilaporkan oleh Ramulu (9184) dan Ramulu Ramulu et al et al (1986) menunjukkan adanya keragaman (1986) menunjukkan adanya keragaman somaklonal.somaklonal.

Terdapat 3 cara untuk memperoleh keragaman somaklonal Terdapat 3 cara untuk memperoleh keragaman somaklonal dari eksplan yang telah berhasil dikerjakan (Jacobsen, dari eksplan yang telah berhasil dikerjakan (Jacobsen, 1987) yaitu :1987) yaitu :1. Eksplan yang langsung membentuk tunas dan akar1. Eksplan yang langsung membentuk tunas dan akar2. Induksi kalus terlebih dahulu kemudian dilanjutkan 2. Induksi kalus terlebih dahulu kemudian dilanjutkan dengan penanaman sel tunggaldengan penanaman sel tunggal3. Kultur protoplasma3. Kultur protoplasma

Riesh (1983) mendaftarkan tanaman-tanamn yang Riesh (1983) mendaftarkan tanaman-tanamn yang mengalami keragaman somaklonal melalui kultur langsung mengalami keragaman somaklonal melalui kultur langsung dari eksplan membentuk tunas dan akar, diantaranya dari eksplan membentuk tunas dan akar, diantaranya Nicotiana tabacumNicotiana tabacum L. dan L. dan Solanum tuberosumSolanum tuberosum L. Eksplan L. Eksplan pucuk kentang dari kultivar Dessire (tetraploid) telah pucuk kentang dari kultivar Dessire (tetraploid) telah banyak dipelajari khususnya untuk daunnya dan warna banyak dipelajari khususnya untuk daunnya dan warna umbi (Jacobsen, 1987)umbi (Jacobsen, 1987)

Perlakuan secara fisik yang dapat digunakan untuk Perlakuan secara fisik yang dapat digunakan untuk meningkatkan keragaman somaklonal adalah radiasi sinar meningkatkan keragaman somaklonal adalah radiasi sinar gamma dan sinar X. Bahan kimia yamg dapat digunakan gamma dan sinar X. Bahan kimia yamg dapat digunakan untuk induksi keragamansomaklonal antara lain kolkisin, EMS, untuk induksi keragamansomaklonal antara lain kolkisin, EMS, DEMS, NMU (Ancora dan Sannino, 1987).DEMS, NMU (Ancora dan Sannino, 1987).

Mutasi yang diperoleh dengan menggunakan mutagen disebut Mutasi yang diperoleh dengan menggunakan mutagen disebut mutasi buatan atau induce mutation (Ismachin, 1988). mutasi buatan atau induce mutation (Ismachin, 1988).

Penggunaan mutagen dalam pemuliaan tanaman di lapang Penggunaan mutagen dalam pemuliaan tanaman di lapang dimulai sejak tahun 1940-an. Diantara peneliti yang dimulai sejak tahun 1940-an. Diantara peneliti yang melakukan penelitian ini adalah Freisleben dan Halle dari melakukan penelitian ini adalah Freisleben dan Halle dari Jerman. Tolenaar berhasil mendapatkan mutan dari tanaman Jerman. Tolenaar berhasil mendapatkan mutan dari tanaman tembakau yang diradiasi dengan sinar X di Deli, Medan tembakau yang diradiasi dengan sinar X di Deli, Medan ( Ismachin, 1988)( Ismachin, 1988)

Induksi Keragaman Somaklonal Dengan Mutagen

Bahan kimia sebagai mutagen bila diberikan pada kultur Bahan kimia sebagai mutagen bila diberikan pada kultur jaringan akan mengalami penetrasi pada jaringan dan sel, jaringan akan mengalami penetrasi pada jaringan dan sel, bila dapat sampai untaian DNA-nya, akan dapat merubah bila dapat sampai untaian DNA-nya, akan dapat merubah susunan DNA tersebut sehingga terjadi mutasi.susunan DNA tersebut sehingga terjadi mutasi.

Selain yang diungkapkan oleh Ancora dan Sannino (1987) Selain yang diungkapkan oleh Ancora dan Sannino (1987) bahan kimia yang dapat digunakan sebagai mutagen bahan kimia yang dapat digunakan sebagai mutagen adalah DES (Dietil Sulfat), EI (Etilen Amin), ENH (Etil adalah DES (Dietil Sulfat), EI (Etilen Amin), ENH (Etil Nitroso Urea), MNH (Metil Nitroso Urea).Nitroso Urea), MNH (Metil Nitroso Urea).

Mutagen fisik yang banyak digunakan dalam kegiatan Mutagen fisik yang banyak digunakan dalam kegiatan pemuliaan tanaman adalah hasil radiasi sinar X dan sinar pemuliaan tanaman adalah hasil radiasi sinar X dan sinar gamma (Ancora dan Sannino)gamma (Ancora dan Sannino)

Kedua sinar ini adalah sinar elektromagnetik dimana proton Kedua sinar ini adalah sinar elektromagnetik dimana proton yang dihasilkannya akan meresap ke dalam materi dengan yang dihasilkannya akan meresap ke dalam materi dengan suatu proses, selanjutnya sebagian atau seluruh energi suatu proses, selanjutnya sebagian atau seluruh energi protonnya ditransfer ke energi kinetik suatu elektron. protonnya ditransfer ke energi kinetik suatu elektron. Elektron ini kemudian kehilangan energinya karena Elektron ini kemudian kehilangan energinya karena berinteraksi dengan atom molekul materi tersebut dan berinteraksi dengan atom molekul materi tersebut dan melepaskan elektron lain (Ismachin, 1988)melepaskan elektron lain (Ismachin, 1988)

Lebih lanjut diungkapkannya bahwa beberapa elektron ini Lebih lanjut diungkapkannya bahwa beberapa elektron ini dapat menghasilkan energi yang cukup untuk dapat menghasilkan energi yang cukup untuk mengorganisir partikelnya sendiri. Proses ionisasi ini mengorganisir partikelnya sendiri. Proses ionisasi ini menghasilkan radikal ion positif dan ion bebas. Dalam menghasilkan radikal ion positif dan ion bebas. Dalam sistem biologi elektron tersebut akan terjebak dalam sistem sistem biologi elektron tersebut akan terjebak dalam sistem polar, sehingga cukup waktu bagi ion radikal yang aktif polar, sehingga cukup waktu bagi ion radikal yang aktif tersebut untuk bereaksi dengan molekul lain atau masuk ke tersebut untuk bereaksi dengan molekul lain atau masuk ke susunan jaringan (Ismachin, 1988).susunan jaringan (Ismachin, 1988).

Dinyatakan pula bahwa materi biologi selalu mengandung Dinyatakan pula bahwa materi biologi selalu mengandung air yang cukup banyak. Dengan demikian penyerapan sinar air yang cukup banyak. Dengan demikian penyerapan sinar pengion dalam materi biologi akan melibatkan proses fisika pengion dalam materi biologi akan melibatkan proses fisika dan kimia sebagai sumber kerusakan gen.dan kimia sebagai sumber kerusakan gen.

Dalam pelaksanaannya penggunaan sinar X maupun sinar Dalam pelaksanaannya penggunaan sinar X maupun sinar gamma adalah pada eksplan yang siap tanam kemudian gamma adalah pada eksplan yang siap tanam kemudian disterilkan lagi untuk menghindarkan kontaminasi, atau disterilkan lagi untuk menghindarkan kontaminasi, atau kalus. Dosis yang digunakan tergantung tanamannya. kalus. Dosis yang digunakan tergantung tanamannya. Kebanyakan hanya toleran antara 500 sampai 2000rad, Kebanyakan hanya toleran antara 500 sampai 2000rad, tetapi ada juga yang dapat tahan dan memungkinkan tetapi ada juga yang dapat tahan dan memungkinkan terjadinya keragaman somaklon sampai 4000 rad.terjadinya keragaman somaklon sampai 4000 rad.

Penggunaan sinar radiasi ini sepertinya akan melalui Penggunaan sinar radiasi ini sepertinya akan melalui hambatan dengan adanya lapisan-lapisan dari sel bila tidak hambatan dengan adanya lapisan-lapisan dari sel bila tidak mengena inti selnya, hanya akan menghasilkan kinera mengena inti selnya, hanya akan menghasilkan kinera saja. Hal ini tentunya berhubungan dengan dosis yang saja. Hal ini tentunya berhubungan dengan dosis yang digunakan. Satu hal yang perlu diperhatikan adalah dosis digunakan. Satu hal yang perlu diperhatikan adalah dosis yang tepat yang dapat menginduksi terjadinya keragaman yang tepat yang dapat menginduksi terjadinya keragaman somaklonal, tetapi tidak merusak eksplan.somaklonal, tetapi tidak merusak eksplan.

Keragaman Somaklonal yang terjadi dari hasil perbanyakan dengan menggunakan teknik kultur jaringan membuktikan adanya kemungkinan terjadinya penyimpangan dari teori totipopensi. Adapun faktor yang mempengaruhi keragaman somaklonal: fisiologi, genetik dan (Jayasankar,2005)

Sebenarnya bila mengikuti teori totipotensi dari kultur jaringan, akan diperoleh tanaman baru yang mempunyai sifat seperti induknya berupa:

• Calliclone• Mericlone• Protoclone

Teknik Kultur Jaringan Sebagai Sumber Keragaman Somaklonal

Penggunaan zat pengatur tumbuh telah memungkinkan terjadinya penyimpangan dari induknya, sekalipun mungkin hanya epigenetik (Jayasankar,2005)

Setelah sekian tahun penelitian mengenai keragaman somaklonal dipelajari untuk mengetahui penyebabnya, maka Li dan Gray (2005) menyatakan penyebabnya ialah:

• faktor fisiologi• genetik• biokimia

FISIOLOGI SEBAGAI PENYEBAB TERJADINYA KERAGAMAN SOMAKLONAL

Penyebab keragaman somaklonal dapat Penyebab keragaman somaklonal dapat diketahui lebih dini tanpa harus diketahui lebih dini tanpa harus menggunakan alat.menggunakan alat.Elemen komplek atau transposon pada Elemen komplek atau transposon pada eksplan jaringan dapat merubah ekspresi eksplan jaringan dapat merubah ekspresi gen pada waktu terjadinya regenerasi.gen pada waktu terjadinya regenerasi.Contoh: pada eksplan jaringan jagung, Contoh: pada eksplan jaringan jagung, elemen tersebut adalah Ac-Dselemen tersebut adalah Ac-Ds

Biokimia Sebagai Penyebab Terjadinya Keragaman Somaklonal

Penyimpangan biokimia merupakan faktor yang paling Penyimpangan biokimia merupakan faktor yang paling banyak menyebabkan terjadinya keragaman somaklonal banyak menyebabkan terjadinya keragaman somaklonal dalam kultur jaringan (Jayasancar,2005).dalam kultur jaringan (Jayasancar,2005).Contoh: metabolisme karotin yang menyebabkan Contoh: metabolisme karotin yang menyebabkan fotosintesis berkurang kemampuannya (albino pada padi), fotosintesis berkurang kemampuannya (albino pada padi), biosintesa pati, lintasan karoten, metabolisme nitrogen, dan biosintesa pati, lintasan karoten, metabolisme nitrogen, dan resistensi terhadap anti biotik.resistensi terhadap anti biotik.

Resistensi terhadap antibiotik mudah terpengaruh sehingga Resistensi terhadap antibiotik mudah terpengaruh sehingga digunakan sebagai marka utama dalam transformasidigunakan sebagai marka utama dalam transformasi

Salah satu kejadian penting pada keragaman somaklonal Salah satu kejadian penting pada keragaman somaklonal ialah metilasi yang tidak normal pada DNA tanaman hasil ialah metilasi yang tidak normal pada DNA tanaman hasil kultur jaringan.kultur jaringan.Metilasi ialah proses dimana nukleotida khususnya adenin Metilasi ialah proses dimana nukleotida khususnya adenin (A) dan sitosin (C) mempunyai tangan grup metil (CH3).(A) dan sitosin (C) mempunyai tangan grup metil (CH3).Biasanya kultur Biasanya kultur in vitro in vitro mempunyai pola metilasi yang mempunyai pola metilasi yang normal.normal.Bilamana metilasi terjadi pada DNA yang mengkode gen Bilamana metilasi terjadi pada DNA yang mengkode gen aktif, makagen tersebut akan menjadi tidak aktif, berarti aktif, makagen tersebut akan menjadi tidak aktif, berarti terjadi keragaman. Hal ini mungkin tidak tampak secara terjadi keragaman. Hal ini mungkin tidak tampak secara fenotipikfenotipikMetilasi pada kultur jaringan telah ditunjukkan pada Metilasi pada kultur jaringan telah ditunjukkan pada beberapa spesies:beberapa spesies:

• Jagung (Jagung (Zea Mays LZea Mays L.).)• Kentang (Kentang (Solanum tuberosum L.Solanum tuberosum L.))• Kelapa sawit (Kelapa sawit (Elaeis guinensisElaeis guinensis))

Tetapi belum diketahui mengapa hal itu terjadi (Jayasancar, Tetapi belum diketahui mengapa hal itu terjadi (Jayasancar, 2005)2005)

Pengelompokkan Keragaman Somaklonal

Larkin dan Scowcroft, 1981; Scowcroft dan Larkin, 1982; dan Orton, 19841.Perubahan jumlah kromosom (gross caryotipe changes) baik euploid maupun uneoploid. Keragaman

kromosom yang terjadi karena perubahan jumlah kromosom telah banyak dipelajari pada tanaman kentang, tebu sorgum Pelargonium, dan tembakau melalui teknik kultur jaringan.2.Perubahan struktur dan susunan kromosom (caryoptic

changes associa ted i th chr omososm rearrangment). Keragaman yang terjadi dalam sel kultur disebabkan perubahan struktur dan susunan kromosom yang berupa dilesi, duplikasi, inversi dan translokasi. Kemungkinan terjadi pasangan heteromorfik seperti halnya pada

jagung. Contoh tanaman yang mengalami kejadian ini: Vasia faba, bawang putih dan tembakau

3. Pindah silang somatik dan pertukaran kromatid (somatik crossing over and sister chromatid exachange). Faktor lingkungan dan mutagen seperti radio isotop dapat meningkatkan frekuensi pindah silang somatik, seperti pada kedelai. Pertukaran kromatid bila keadaannya tidak simetris dapat juga terjadi dilesi, duplikasi dari materi genetiknya. Pertukaran kromatid ini diduga mempunyai frekuensi yang tinggi, contohnya pada kultur jaringan barley.

4.Transposon (transposable element, transposable genetic element) adalah bagian DNA yang dapat berpindah dari satu kromosom ke kromosom yang lain. Pelepasan dan penempelan transposon dapat mempengaruhi ekspresi struktur gen tetangga.Terdapat perbedaan antara transposon pada prokariota dan eukariota. Pada prokariota elemen genetik pada untaian DNA dapat pindah dari satu lokus ke lokus yang lain dalam satu genom yang tentunya akan mengakibatkan terganggunya gen tetangga, pada penyusunannya dapat berupa dilesi atau inversi.Pada eukariota merupakan mutasi yang tidak stabil yang dapat diterangkan oleh transposon. Contoh : Anthurium, tembakau hibrid, kedelei dan

tomat.

5.Pengurangan dan penambahan produk gen (gen amplification dan delition) Gen yang spesifik dapat bertambah selama diferensiasi atau sebagai respon terhadap lingkungan yang tidak menguntungkan. Jumlah gen tersebut per genom haploid meningkat. Tergantung dari ekpresi gen yang diregulasikan meningkatkan mRNA dan protein yang dikodekan oleh gen tersebut. Beberapa tanaman yang dilaporkan mengalami perubahan dan pengurangan produk gen yang mengkodekan mRNA : gandum, rey, Hyacinth, jagung, Vicia, melon dan tembakau.

6.Perubahan susunan gen somatik (somatic gen rearrangement), baru dapat dibuktikan pada tikus, kemungkinan dapat terjadi pada tanaman tingkat tinggi.

7. Pembebasan virus (caryoptic virus elimination). Terdapat dua kemungkinan yang akan timbul tahan atau peka terhadap serangan patogen yang disebabkan oleh organisme lain. Hasil penelitian menyatakan akibat serangan virus mengakibatkan lebih peka terhadap cendawan seperti pada jagung, sorgum dan gandum.Dengan menggunakan eksplan meristem dalam kultur jaringan diperoleh tanaman yang bebas virus, sebagai dampaknya dapat tahan terhadap penyakit yang disebabkan oleh organisme lain seperti halnya cendawan.

Identifikasi Keragaman Somaklonal

Untuk membuktikan bahwa metode dapat menginduksi keragaman somaklonal, perlu dilakukan analisis pada tanaman regeneran. Kemajuan biomolekular sangat membantu dalam membuktikan terjadinya keragaman somaklonal yang dihasilkan dari kultur jaringan. Penggunaan analisis molekular dapat mendeteksi terjadinya perubahan DNA dan RNA.

Metode analisis yang dapat digunakan adalah (Li dan Gray, 2005) :

1. RAPD (Randomly Amplified Polymorphic DNA).2. RFLP (Restiction Fragment Length Polimorphism)3. DFA (DNA Amplification Fingerprinting)4. AFLP (Amplified Fragment Length Polymorfism)

RAPD dan AFLP adalah dominannt marker; RFLP adalah codominant marker. Penggunaan RAPD paling sering dipakai dalam mengidentifikasi terjadinya keragaman somaklonal mudah dilakukan dan lebih murah dibanding cara identifikasi molekular lainnya. Terkadang metode ini kurang berhasil dalam mengidentifikasi yang sifatnya sangat kecil.Penggunaan RFLP telah dilakukan pada jagung hibrida silang tunggal (Godshalk, 1990) pada pematangan buah tomat (Kinzer et al, 1990), pada tomat efisiensi penggunaan air (Martin et al, 1989) serta untuk produksi dan karakter benih pada kedelai (Keim et al, 1990a, 1990b).

Penggunaan AFLP merupakan penemuan baru yang dapat mengidentifikasi lebih cepat dalam jumlah besar. Telah berhasil pada beberaa tanaman:

• pecan (Carya illinoinensis Wangenh),• lettuce (Lactaca sativa L.)• krisan (Denranthema grandiflora Tzvelev) (Li dan

Gray, 2005)

DAF sangat baik digunakan untuk identifikasi keragaman somaklonal pada tanaman perenial yang diperbanyak dengan menggunakan teknik kultur jaringan. DAF dapat juga digunakan untuk mengidentifikasi keragaman yang secara fenotipik kurang tampak.

Selain analisis molekular, identifikasi yang banyak digunakan untuk mengetahui keragaman somaklonal adalah analisis isoenzim. Perubahan dari satu basa DNA mungkin saja tidak dapat dideteksi dalam analisis molekular, akan tetapi kemungkinan dapat pole pita isoenzim.

Keragaman somaklonal telah terjadi pada tanaman Keragaman somaklonal telah terjadi pada tanaman pangan, perkebunan dan tanaman hortikultura. Komoditas pangan, perkebunan dan tanaman hortikultura. Komoditas yang paling banyak berhasil diperbanyak dengan teknik yang paling banyak berhasil diperbanyak dengan teknik kultur jaringan adalah tanaman hortikultura, khususnya kultur jaringan adalah tanaman hortikultura, khususnya tanaman hias dan bunga potong. Demikian pula halnya tanaman hias dan bunga potong. Demikian pula halnya dengan keragaman somaklonalnya terjadi pada komoditas dengan keragaman somaklonalnya terjadi pada komoditas yang sama.yang sama.

Karp (1986) mempelajari keragaman somaklonal tanaman Karp (1986) mempelajari keragaman somaklonal tanaman turunan dari hasil kultur jaringan dan kultur protoplasma. turunan dari hasil kultur jaringan dan kultur protoplasma. Pada tanaman kentang regenerasi dari protoplasma Pada tanaman kentang regenerasi dari protoplasma disertai dengan keragaman somaklonal yang ekstensif. disertai dengan keragaman somaklonal yang ekstensif.

Hasil-hasil Penelitian Mengenai Keragaman Somaklonal

Dari hasil percobaan tersebut ternyata 50-60% yang Dari hasil percobaan tersebut ternyata 50-60% yang beregenerasi menunjukkan keadaan jumlah kromosom beregenerasi menunjukkan keadaan jumlah kromosom yang normal tetraploi (2n=4x=48). Namun pada beberapa yang normal tetraploi (2n=4x=48). Namun pada beberapa tanaman terjadi perubahan jumlah kromosom yang dapat tanaman terjadi perubahan jumlah kromosom yang dapat dipantau.dipantau.Perubahan kromosom baik yang poliploidi maupun Perubahan kromosom baik yang poliploidi maupun aneuploidi telah banyak dilaporkan dari hasil-hasil aneuploidi telah banyak dilaporkan dari hasil-hasil penelitian beberapa tanaman :penelitian beberapa tanaman :

1.1. Sorgum (Ahloowalia, 1986)Sorgum (Ahloowalia, 1986)2.2. Tebu (Heinz dan Mee, 1969 dan 1970; Heinz Tebu (Heinz dan Mee, 1969 dan 1970; Heinz et et

al, 1969; Liu dan Smith, 1983)al, 1969; Liu dan Smith, 1983)3.3. Padi (Oono, 1978)Padi (Oono, 1978)4.4. Gandum (Ahloowalia, 1982; Karp dan Muddock, Gandum (Ahloowalia, 1982; Karp dan Muddock,

1984)1984)5.5. Alfalfa (Bingham dan Saunders, 1974)Alfalfa (Bingham dan Saunders, 1974)6.6. Tomat (Evans dan Sharp, 1986)Tomat (Evans dan Sharp, 1986)

Keragaman somaklonal dari hasil persilangan antar spesies yang ditanam dengan metode kultur jaringan telah dilaporkan hasil penelitiannya :

1. Tebu (Alicchio et al, 1984)2. Kentang (Karp et al, 1982)3. Jagung (Green, 1977)4. Oats (Cumming et al, 1976)

Hasil penelitian Yusnita (2005) mengenai ketahanan kacang tanah (Arachius hypogea L) pada penyakit busuk batang (Sclerotrium rolfsii), menyatakan dari pengamatan yang dilakukan pada galur-galur somaklonal R0, R1 dan R2 terdapat keragaman somaklon pada fenotipiknya, abnormalitas junlah anak daun, percabangan berlebihan, daun menggulung, daun variegata, albino, steril total, jantan steril, perubahan tinggi dan jumlah polong. Diperoleh tanaman yang resisten terhadap penyakit tersebut.Penelitian Yahya et al (2003) mengenai ketahanan tanaman kedelai pada aluminium yang beragam, menunjukkan bahwa galur-galur tertentu dari kedelai tersebut dapat tumbuh dan berakar hingga 500ppm Al, sedangkan galur-galur lain hanya tahan sampai 400m dan 300ppm Al

Widoretno et al (2003) menyeleksi tanaman kedelai tahan kekeringan dengan cara memberikan polyetilen glicol (PEG) pada media. Sebagian besar eksplain kedelai yang diseleksi secara langsung dalam media dengan penambahan 20% PEG menjadi coklat kehitaman kemudian mati. Walaupun demikian ada juga yang bertahan hidup membentuk embrio somatik.

Sutjahjo (1994) mengungkapkan hasil penelitiannya mengenai ketahanan jagung pada keadaan salinitas tinggi. Somaklonal yang diperoleh dari kultur in vitro mempunyai ketahanan yang lebih baik dari induknya, ada yang dapat tahan sampai 800uM. Hanya diperoleh tanaman yang mengalami penyimpangan morfologi bunga dan letak tongkolnya secara agronomis belum dapat dilihat manfaatnya.

Sastra (1996) menyatakan dari hasil analisis isoenzim diketahui bahwa perlakuan radioasi sinar gamma 40 Gy ternyata paling efektif baik dalam regenerasi maupun dalam meningkatkan keragaman somaklonal, diduga sekitar 43,75% regenerannya diduga berbeda dengan kontrol, sedang perlakuan 30m Gy hanya 25% dan perlakuan 20 dan 10 Gy tidak menghasilkan perbedaan genetik.

Soedjono (1987) meneliti keragaman somaklonal pada tanaman begonia (Begonia simperflorens) yang diberi radiasi sinar gamma. Penggunaan sinar gamma memberi peluang terjadinya keragaman somaklonal pada warna dan ukuran bunga.

Kurniati (2004) menyatakan hasil penelitiannya mengenai pengaruh sinar gamma terhadap keragaman somaklonal tanaman anggrek Phalaenopsis amabilis hasil analisis isoenzim Peroxidase (PER) menghasilkan keragaman pola pita yang kurang jelas, sehingga sulit diinterpretasikan secara tepat.

Ansori (a93) mengungkap hasil penelitiannya mengenai keragaman somaklonal pada tanaman anyelir (Dianthus caryophyllus L.) yang diberi radiasi sinar gamma, retardan Ancymidol dan semacam sitokinin. Ancymidol berpengaruh baik terhadap ketegaran planlet. Sitokini zeatin lebih baik dari kinetin dalam menginduksi terbentuknya planlet dari embrio somatik. Keragaman somaklonal terjadi pada tanaman yang diradiasi dan yang tidak diradiasi

Kristiningtias (2003) juga melakukan penelitian yang sama pada tanaman anyelir yang diberi radiasi. Hasil analisis RAPD belum menunjukkan adanya keragaman genetik untuk semua dosis yang digunakan.

Kaepiyah (2004) meneliti mengenai anyelir yang diradiasi sinar gamma yang diperbanyak secara in vito yang diteruskan ke lapang. Tanaman yang mendapat perlakuan 200rad mengalami perubahan warna bunga sebanyak 6 tanaman, dari merah oranye menjadi merah muda. Tanaman yang mendapat perlakuan 1000rad pada satu tanaman terdapat percabangan yang menghasilkan bunga merah muda, sedangkan cabang lainnya berbunga merah muda berbintik-bintik putih.

Datta et al (2005) mengungkapkan hasil penelitiannya mengenai pengaruh radiasi sinar gamma dan jenis sitokinin pada beberapa kultivar krisan (Denranthema grandiflora Tzvelev). Sinar gamma berpengaruh pada tinggi planlet, ukuran daun dan bunga. Frequensi mutan tertinggi adalah pada kultivar Sanil yaitu 18%.

Mutasi Kromosom Aberasi1. Delesi/Defisiensi

Ditemukan oleh Bridge (1917) pada Drosophila sp. Hilangnya sebagian dari kromosom

a

bc

d e

a bc

d

e

a

bc d e

a bc

d

e a

b

c de

ab c

de

Proses delesi

Menyambung lagi

Delesi Terminal

Delesi Intersial

Ia b c d

Ia b c d e

b c d

a b cI

2. Duplikasi

Diperoleh tambahan gen pada kromosom

a b c b c d

a b c d

a b

c b

c d

a b c c b d a b c

cb

d

a b c d

a b

c c

b d

a

b c

da cb

a cb

I

I

T

T

a b c c b a

T T

3. Inversi

Perpindahan tempat gen pada kromosom

a b c d e

a d c b e

a

cb

d

e

c

a b e

d

4. Translokasi

Perpindahan gen dari lokus satu kromosom ke kromosom yang lain

a b c d j k g h i e f

Kegagalan pembelahan sel Endomitosis

Pembelahan sel yang normal:

Kromosom berganda

Kromosom terbagi

Kromosom bergerak ke kutub

Terjadi sitokinesis

Pembelahan yang tidak normal endomitosis

a. Kromosom berganda

b. Kromosom terbagi

c. Kromosom bergerak ke kutub

d. Tidak terjadi sitokenesis

a. Kromosom berganda

b. Kromosom terbagi

c. Kromosom tidak bergerak ke kutub

d. Tidak terjadi sitokenesis

1.

2.

Polisomik sel poliploid

a. Kromosom berganda

b. Kromosom terbagi

c. Pergerakan abnormal

d. Terjadi sitokinesis

a. Kromosom berganda

b. Tidak terjadi pembagian

c. Tidak terjadi pergerakan

d. Tidak terjadi sitokinesis

3.

2.

Polisomik sel poliploid

Jumlah kromosom tidak sama

Ketidakstabilan somotik

a. Tidak terjadi penggandaan

b. Kromosom terbagi

c. Kromosom bergerak

d. Sitokinesis terjadi

5.

Kromosom sedikit

Reduksi somatik

kelainan-kelainan seperti abrasi dan endomitosis ini yang dapat mengakibatkan terjadinya variasi somaklon pada kultur jaringan

Untuk tanaman hias cukup banyak yang dapat menguntungkan seperti perubahan warna bunga, ketahanan terhadap lingkungan marjinal seperti salinitas tinggi, tanah kering, tanah payau dan sebagainya

Untuk tanaman pangan masih banyak yang kurang menguntungkan seperti pada jagung yang tahan salinitas tinggi produksinya kurang bagus (Hadi Sutjahyo, 1994)

Kejadian variasi somaklon dapat secara alami atau diinduksi secara eksogen.

Nama TanamanNama Tanaman Keragaman peotifik, hasil dan Keragaman peotifik, hasil dan kualitaskualitas

ReferenceReference

GandumGandum Tinggi (-), Kesuburan (-)Tinggi (-), Kesuburan (-)Tinggi (Tinggi (±), Ketebalan Batang (+)±), Ketebalan Batang (+)Mayang >>, Jumlah Tunas (+)Mayang >>, Jumlah Tunas (+)

Warna sekamWarna sekamProtein gliadinProtein gliadin

Ahloowalia 1982Ahloowalia 1982Sherington 1985Sherington 1985Larkin Larkin et. Alet. Al 1984 1984

BarleyBarley Tinggi tanamanTinggi tanamanMayang >>Mayang >>

Daun Bendera (+)Daun Bendera (+)Ketebalan batang (+)Ketebalan batang (+)

Ahloowalia UnpubAhloowalia Unpub

TebuTebu Vigor BerkurangVigor BerkurangPertumbuhan vigor bertambah, Pertumbuhan vigor bertambah,

pendekpendekKandungan gulaKandungan gula

Daun kaku, batang tebalDaun kaku, batang tebalKandungan gulaKandungan gula

Heinz & Mce 1969Heinz & Mce 1969Liu & Chen 1976Liu & Chen 1976

Variasi Somaklon Pada Tanaman Pangan Untuk Beberapa Karakter

RyegrassRyegrass Tinggi tanaman (Tinggi tanaman (±)±)Lebar daun (±)Lebar daun (±)

Panjang daun (±)Panjang daun (±)Kesuburan (±)Kesuburan (±)

--

JagungJagung Polen sterilPolen sterilVigor bertambah pendekVigor bertambah pendek

Bentuk dan posisi daun Bentuk dan posisi daun twin stalktwin stalk

Green 1977Green 1977Hubard et al 1984Hubard et al 1984

OatsOats Seed-set, sterilitySeed-set, sterility Cummings et al 1976Cummings et al 1976

KentangKentang Hasil Umbi, Hasil Umbi, komposisi maturity, flowering,komposisi maturity, flowering,

warna kulit, warna kulit, mata yang dalam, mata yang dalam,

bentuk daunbentuk daunVigorVigor

Tinggi tanamanTinggi tanaman

Heinz & Mce 1969Heinz & Mce 1969Liu & Chen 1976Liu & Chen 1976

Nama TanamanNama Tanaman Resisten dan perubahanResisten dan perubahan ReferenceReferenceAlfalfaAlfalfa Ethionine,Ethionine,

Lysin dan ThreoninLysin dan ThreoninRersh et al 1981Rersh et al 1981

TembakauTembakau Dilorsulfron dan sulfometuron methyl Dilorsulfron dan sulfometuron methyl herbicideherbicide

Chaleff & Ray 1984Chaleff & Ray 1984

TomatTomat Toleran pada paraquat (bahan aktif Toleran pada paraquat (bahan aktif herbisida yang bersifat kontak)herbisida yang bersifat kontak)

Thomas & Prah 1982Thomas & Prah 1982

JagungJagung Mitochondria/DNA Mitochondria/DNA Helmintosporium Helmintosporium maydismaydis, male fertility, male fertility

Sitoplasmic male sterilitySitoplasmic male sterilityLysin, fhreonin dan methionin Lysin, fhreonin dan methionin

bertambah.bertambah.

Gangenbach et al 1977Gangenbach et al 1977Dixon et al 1982Dixon et al 1982

Green & Phillips 1974Green & Phillips 1974

Padi oat dan Padi oat dan tembakautembakau

Stress and SaltStress and Salt Anonymous 1983Anonymous 1983

MustardMustard Toleran pada phonea, lingauToleran pada phonea, lingau Nabors & bykes upload Nabors & bykes upload Sacrestan 1982Sacrestan 1982

KentangKentang Phytophtora infestansPhytophtora infestansFusarium oxysporumFusarium oxysporum

Behnke,1979, 1980Behnke,1979, 1980

TebuTebu Eyespot, fiji desease,Downy mildewEyespot, fiji desease,Downy mildew Heinz et al 1977Heinz et al 1977

Tipe Resisten Pada Variasi Somaklon

Menurut Ahloowalia (1985), orang melakukan domestikasi tanaman sejak

10000 tahun yang lalu, sedangkan teknologi teknologi somaklonal baru satu dekade

umurnya dan masih menunggu satu dekade berikutnya untuk mendapatkan hasil yang

bernilai/berguna.