308 ISSN 0216 - 3128 Suranto, H.

PERAN IPTEK NUKLIR DALAM PEMULIAAN TANAMANUNTUK 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 dalamperakitan varietas-varietas /lIIggul. Teknik mutasi mempakan salah satu metoda pemuliaan tanaman yangbanyak digwwkan. Teknik ini menggwwkan bahan mutagen. seperti sinar Gamma, untuk menginduksimutasi 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 2000va/'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 superiorpIa/II varieties. Mutation technique is one of breeding methods commonly used. This technique U.fesmutagenic agelll, such as Gamma rays, to induce mutation in plants. Mutation can increase plant geneticvariations, 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 differentcO/llllries. Among those, a number of 14 mutant verieties arefromlndonesia. consisting of lO rice. 3 soybeanand III/unghean varieties.

Key word: plalll breeding. mutation, mutant varietas. agricultural

PENDAHULUAN

Industri pertanian di Indonesia akan tumbuh danberkembang 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 dalampcningkatan produksi pctanian adalah melalui

pcnerapan systcm panea usaha tani, yang salah satu

diantaranya adalah pcnggunaan benih/ bibit unggultanaman yang dibudidayakan.

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 gcnelik unggul pada kondisi

lingkungan yang oplimal dipaslikan dapat

mcningkatkan prod uk pcrtanian sceara nyata.

Upaya dalam pcrbaikan gcnctik tananian

ditcmpuh mclalui pcnclitian pcmuliaan tanaman.

Pada umumnya pemuliaan tanaman bcrtujuan

untuk mcmperbaiki varictas tanaman yang sudah

ada schingga mcnjadi Icbih unggul dalam bebcrapasifat, misalnya tanaman mcnjadi Icbih tahan

tcrhadap scrangan hama dan pcnyakit, bcrproduksiIcbih tinggi, dan mcmiliki kualitas yang Icbih baik.

Untuk mcncapai tujuan tcrscbut pcmulia tanaman

rncnghendaki adanya kcragaman gcnctik yangtinggi schingga dapat mclakukan sclcksi tan am an

sesuai dcngan tujuan pcmuliaan tanaman Yang

dikchcndaki. Pcningkatan kcragaman gcnctiktanaman dapal ditcmpuh mclalui bcrmacam mctoda

pcmuliaan lanaman yailu mctoda introduksi.

selcksi, hibridisasi. biotcknologi dan mulasi.

Pcmuliaan tan am an dcngan tcknik mulasitclah mcnghasi!!:an banyak variclas mUlan tanaman

komcrsial. Sceara global. scjak lahun 1976 hingga1996 pcrkcmbangan pcrolchan varictas mulan

tanaman sangal pcsat dan pada tahun 2000 tcrealal

scbanyak 2252 variclas mulan lanaman

(Maluszynski dkk., 2000). Sebagian besar varielasmutan tanaman dihasilkan dari bcnua Asia.

kemudian Eropa dan Amcrika (Gambar I). Negarayang paling banyak mcnghasilkan varictas mutantanaman adalah Cina, kcmudian India. Rusia,

Prosldlng Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl NukllrP3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Jull 2003

Sural/to, H. ISSN 0216 - 3128 309

Belanda, Amerika dan Jepang (Gambar 2). Bahanmutagen Yang paling ban yak digunakan dalammemproduksi varietas mutan tanaman adalah sinarGamma, kemudian disusul sinar-X dan neutrons(Gambar 3). Varietas mutan tanaman paling ban yakdiliasilkan adalah dari jenis tanaman biji-bijian(serealia), kemudian kacang-kacangan, tanamanindustri, dan tanaman sayuran (Gambar 4). Khususuntuk tanaman serealia, varietas mutan tanamanpadi paling ban yak dihasilkan kemudian disusultanaman barley dan gandum (Gambar 5). Khususuntuk tanaman gandum di China, sebanyak 106varietas yang dibudidayakan secara komersialadalah merupakan hasil penditian pemuliaantanaman dengan teknik mutasi (Wang, 1998).

METODA PEMULIAAN T ANAMANIntroduksi adalah upaya pemuliaan

tanaman dengan cara mendatangkan varietas dariluar negeri/ wilayah yang kemudian diteliti dayaadaptasinya di daerah setempat. Tanamanintroduksi yang terseleksi memiliki day::. adaptasibaik, berproduksi tinggi dan atau memiliki sifatkeunggulan lainnya kemuoian dapat dilepasmenjadi varietas unggul baru. Sebagai contoh,varietas unggul gandum "Timor dan Nias" adalahmerupakan hasil penelilian pemuliaan tanamanmclalui meloda introduksi. Seperti laporankemajuan penelitian gandum (Bahar dkk., 1988)yang dikutip oleh Jusuf (2002), semenjak tahun1981 penelitian gandum di Indonesia digalakkankembali dengan jalan mengintroduksi galur danvarietas dari daerah penghasil gandum serta pusatpenelitian gandum dan jagung internasional(CIMMYT). Pada tahun 1993 DepartemenPertanian telah melepas dua varietas gandumunggul yang masing-masing diberi nama "Timordan Nias". Berdasarkan atas deskripsi yangdiberikan (J usuf, 2002), varietas "Tirnor" asalusulnya be rasa I dari galur "Punjab 81" yangdiinlroduksi dari India, - sedangkan "Nias" asalusuInya berasal dari galur "Thai 88" yangdiinlroduksi dari Thailand. Kedua varietas gandumunggul lersebul lelali diliji mclalid serangkaian u]iadaplasi di daerah largel pengembangan diSumalera Baral, Jawa Barat, Jawa Titnur danTimor Timur dengan rala-rata hasil mencapai 2 ton!ha dengan uniur panen masing-masing 85 dan 90hari bila dilanam pada ketinggian 900 m dpl.

Pemuliaan lanaman dengan scleksidilakukan dengan cara memilih genetik unggul darisumber plasma nutfah yang ada kemudiandikembangkan lebih lanjut menjadi varietas unggulbaru. Metoda seleksi sering dikombinasikan denganpersilangan (hibridisasi). Sejak dikenalnya hukumMendel dalam ilmu genelika, pemuliaan lanamanlebih inlensif dilakukan-dengan hibridisasi yailu

melalui persilangan tanaman (dalarn spesies sarna)yang memiliki sifat-sifat genetik yang berbeda.Perpaduan genetik antara kedua tanaman yangdisilangkan diharapkan menghasilkan rekombinasibaru yang kemudian melalui proses seleksi dapatmenghasilkan galur atau varietas unggul tanaman.Sampai kini telah banyak dilaporkan varietasunggul tanaman yang dihasilkan melalui metodahibridisasi yang memiliki nilai ekonomi tinggi.

Sejalan dengan semakin berkembangnyailmu genetika, maka akhir-akhir ini dikenalpemuliaan tanaman dengan menggunakanbioteknologi. Pada prinsipnya teknik ini miripdengan hibridisasi, hanya saja materi yangdisilangkan (ditransfer) pada teknik bioteknologiberada pada tingkat gen. Transfer gen dapatdilakukan baik dalam spesies tanaman yang sarnamaupun yang berbeda. Gen yang ditransferseharusnya telah diidentifikasi sebagai gen unggulpengonlrol sifat lertentu, misalnya gen pengonlrolketahanan terhadap serangan harna dan penyakit.Tanaman yang telah menerima transfer gen dikenalsebagai tanaman transgenik, dan apabila tanamantransgenik memang memiliki keunggulan makadapat dilepas menjadi varietas unggul baru. Namundemikian, di banyak negara penggunaan tanamantransgenik sampai kini masih berada dalamperdebatan (konlroversi) karena pemanfaatantanaman transgenik sangat terkait erat dengan isyukeamanan hayati (biosafety), keamanan pangan(food safety) dan keamanan lingkungan(environmental safely), Setiap negara, termasukIndonesia, perlu menetapkan peraluran alauregulasi khusus untuk menjamin kearnananpenggunaan tanaman lransgenik.

MUTASI DALAM PEMULIAAN TANA­MAN

Mutasi adalah perubahan pada materigenetik suatu makhluk yang lerjadi secara. tiba-libadan acak, dan' merupakan dasar bagi sumbervariasi organisme hid up yang bersifal terwariskan(heritable). Mutasi dapal lerjadi secara seponlan dialam (spontaneous mlltation) dan dapat juga terjadiinelalui induksi (induced niulalion). Secaramendasar tidak terdapat perbedaan antara inulasiyang terjadi secara alanii dan mutasi hasil induksi.Keduanya dapat menimbulkan variasi genelikun!uk dijadikan dasar seleksi tanaman, baik scleksisecara alami (evolusi) maupun sclcksi sccarabuatan (pemuliaan).

Dalam bidang pemuliaan tanaman, metodamUlasi dapat meningkatkan keragaman genetiktanaman sehingga memungkinkan pemuliamelakukan seleksi genotipe tanaman scsuai dengantujuan pemuliaan yang dikehcndaki. Mutasi induksi

Prosldlng Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl NukllrP3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003

310 ISSN 0216 - 3128 Surallto, H.

dapat dilakukan pada tanaman dengan perlakuanbahan mutagen tertentu terhadap organ reproduksitanaman seperti biji, stek batang, serb uk sari, akarrhizome, kultur jaringan dan sebagainya. Apabilaproses mutasi alami terjadi secara sangat lamb atmaka percepatan, frekuensi dan spektrum mutasitanaman dapat diinduksi dengan perlakuan bahanmutagen tertentu (IAEA, 1977; Novak dkk., 1992;Van Harten, 1998). Pada umumnya bahan mutagenbersifat radioaktif dan memiliki energi tinggi yangberasal dari hasil reaksi nuklir.

Bahan mutagen yang sering digunakandalam penelitian pemuliaan tanaman digolongkanmenjadi dua kelompok yaitu mutagen kimia(chemical mutagen) dan mutagen fisika (physicalmutagen). Mutagen kimia pada umumnya berasaldari senyawa alkyl (allcylating agents) misalnyaseperti ethyl methane sulphonate (EMS), diethylsulphate (dES), methyl methane sulphonate(MMS), hydroxylamine, nitrous acids, acridinesdan sebagainya (IAEA, 1977). Mutagen fisikabersifat sebagai radiasi pengion (ionizing radiation)dan termasuk diantaranya adalah sinar-X, radiasiGamma, radiasi beta, neutrons, dan partikel dariasclerators (IAEA, 1977; Van Harten, 1998).

Baik mutagen kimia maupun mutagen fisikamemiliki energi nuklir yang dapat merubah strukturmateri genetik tanaman. Perubahan yang tedjadipada materi genetik dikenal dengan istilah mutasi(mutation). Secara relatif, proses mutasi dapatmenimbulkan perubahan pada sifat-sifat genetistanaman baik ke arah positif maupun negatif, dankemungkinan mutasi yang terjadi dapat jugakembali normal (recovery'). Mutasi yang terjadi kearah "sifat positif dan terwariskan (heritable) kegenerasi-generasi berikutnya merupakan mutasiyang dikehendaki oleh pemulia tanaman padaumumnya. Sifat positif yang dimaksud adalahrelatif tergantung pada tujuan pemuliaan tanaman.

Mutagen kimia dapat menimbulkan mutasimelalui beberapa cara. Gugusan alkyl aktif daribahan mutagen kimia dapat ditransfer ke molekullain pada posisi dimana kepadatan elektron cukuptinggi seperti phosphate groups dan juga molekulpurine dan pyrillfidine yang merupakan penyusunstruktur dioxiribonucleic acid (DNA). Sepertidiketahui urnum, DNA merupakan struktur kimiayang membawa gen. Basa-basa yang menyusunstruktur DNA terdiri dari adenine, guanine,

I hyil/fil/e, dan cytosine. Adenine dan guaninemerupakan basa bercincin ganda (double-ringbases) disebut purines, sedangkan thymine dancytosine bcrcincin tunggal (single-ring bases)disebut pyrinfidines. Struktur molekul DNAberbcntuk pilitan ganda (double helix) dan tersusunatas pasangan spcsifik Adel/il/e-Thymine dan

Guanine-Cytosine. Contoh mutasi yang palingsering ditimbulkan oleh mutagen kimia adalah

>Jit"\t.':'

perubahan basa pada struktur DNA yang mengarahpada pembentukan 7-alkyl guanine (IAEA, 1977).

Seperti disebut di atas mutagen fisikabersifat sebagai radiasi pengion (ionizing radiation)yang dapat melepas energi (ionisasi), begitumelewati atau menembus materi. Mutagen fisikatermasuk diantaranya sinar-X, radiasi Gamma,radiasi beta, neutrons, dan partikel dari akseleratorssudah urnum digunakan dalarn pemuliaan tanaman(IAEA, 19-71 ; Van Harten, 1998). Karakteristikuntuk masing-masing jenis radiasi disajikan dalamTabel I. Begitu materi reproduksi tanamandiradiasi, proses ionisasi akan terjadi dalamjaringan dan dapat menyebabkan perubahan padajaringan itu sendiri, sel, genorn, kromosom, danDNA atau gen. Perubahan materi genetik padatingkat genom, kromosom, dan DNA atau gendikenal dengan istilah mutasi (mutation), seringdiekspresikan dengan peningkatan keragamangenetik tanaman yang menjadi dasar proses seleksidalam pemuliaan tanaman.

MACAM MUTASI

Mutasi Genom (Genome Mutation)

Poliploidi pada tanaman mcncerminkanbahwa satu atau lebih set kromosom ditambahkan

pada kromosom diploid misalnya triploiddisimbolkan 2x+x=3x, tetraploid 2x+2x=4x(dimana x adalah jumlah kromosom dasar).Haploidi (dari diploid i) atau polihaploidi (daripoliploidi) mencerminkan status tanaman yangmemiliki separuh dari jumlah kromosom normalmisalnya 2x 4 X, 4x 4 2x dan seterusnya.Aneuploidi mencerminkan status tanaman yangmemiliki penambahan atau. pengurangankromosom dari pasangan normalnya, misainya2x+1, 2x-l, 3x+l, 4x-l, 4x+2 dan sebagainya.Pengaruh beberapa mutagen kimia, sepcrticolchicine atau nitrous oxide dapat merubah tingkatploidi pada genom tanaman, misalnya A 4 AA,AA 4 AAAA dan seterusnya.

Sebagai contoh mutasi genom, beberapamutan tanaman sorghum yang diinduksi dengancolchicine telah dilaporkan (lAEA, 1977) sebagaihasil mutasi genom dengan pengurangan jumlahkromosom (haploid i) yang kemudian diikutidengan diploidisasi. Sedangkan pengaruh mutagenfisika (radiasi sinar Gamma) pada mutasi genomtelah dilaporkan pada mutan tanaman barley,dimana terjadi perubahan genom tanaman menjadianeuploidi (lAEA, 1977).

Prosldlng Pertemuan dan Presentasillmiah Penelltlan Casar IImu Pengetahuan dan Teknologl NukllrP3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003

Surallto, II. ISSN 0216 - 3128

Tabell. Karakteristik berbagai jenis radiasi.

31/

Tipe RadiasiSumberDeskripsiEnergiDaya

TembusSinar-X

Mesin sinar- XRadiasi50-300 kVBeberapa mm.

e1ektomagnetikSampai ban yak cm

Sinar

Radioisotop danRadiasiSampai beberapaBanyak cmGammareaksi nuklirelektomagneti kMeV

Neutron

ReaktorPartikel tidakKurang dari IBanyak cmnuklir dan aseleratorberubahsampai berjuta eV

Partikel Beta

RadioistopeBerupa elektronSampai beberapaSampai beberapa

Atau aselerator

MeVmm

Partikel Alfa

RadioisotopInti Helium2-9 Me VSedikit mm

Proton atau

Reaktor nuklir atauInti Hidrogen

Sampai be be rap aSampaiDeutran

aselerator GeVban yak em

Mutasi Kromosom (Chromosome Mutation)

Pengaruh bahan mulagen, khususnya

radiasi, yang paling banyak terjadi pada kromosom

lanaman adalah peeahnya bcnang kromosom(chromosome breakage alau chromosomeaheratioll). Pecahnya bcnang kromosom dibagidalalll 4 kclompok yailu translokasi(trallslocatioll.I'), invcrsi (inversioll.l'), duplikasi(duplicatioll.l'), dan defisiensi (deficiencies).

Translokasi tcrjadi apabila dua bcnangkromosom patah sctelah terkena energi radiasi,

kemudian palahan benang kromosom bergabungkembali dengan cara baru. Patahan kromosom yang

satu berpindah alau bertukar pada kromosom yanglain sehingga terbentuk kromosom baru yang

berbeda dcngan kromosom aslinya. Translokasidapal terjadi baik di dalam saW kromosom(intrachrolllosollle) maupun an tar kromosorn(interchrolllosollle). Translokasi sering mengarah

pada kelidakseimbangan garnet sehingga dapatmenycbabkan kcmandulan (sterility) karcnaterbcnluknya chromatids dcngan duplikasi dan

pcnghapusan, Alhasil, pcmasangan dan pemisahan

gamcl jadi lidak lcratur schingga kondisi iniIllenycbabkan tcrbcnluknya lanaman aneuploidi.Translokasi dilaporkan lclah terjadi pada tanaman

Acgilops umbellulala dan Triticum acstivum yang

menghasilkan mutan tanaman tahan penyakit(Knott, 1971).

Inversi lcrjadi karcna kromosorn patah duakali sccara simullan setelah terkena cnergi radiasi

dan segmen yang patah tersebut berolasi 1800 danIllcnyatu kcmbali. Kejadian bila celltrOlllere berada

pad a bagian kromosom. yang terinversi disebutpericentric, 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 penguranganfrequcnsi rekombinasi garnet. Perubahan ini akanditandai dengan adanya aborsi tepang sari atau biji

tanaman, scperti yang terjadi pada tanaman jagungdan barley (lAEA, 1977). Inversi dapat terjadi

sccara sponlan atau diinduksi dcngan bahanmulagcn, dan dilaporkan bahwa slcrililas bijitanaman heterosigot dijumpai Icbih rendah padakcjadian inversi daripada translokasi.

Duplikasi mcnampilkan cara pcningkatan

jumlah gen pada kondisi diploid. Dulikasi dapatterjadi melalui beberapa cara scperti: pematahankromosom yang kemudian diikuti dengan

transposisi segmen yang patah, penyimpangan darimekanisme crossing-over pada meiosis (fasepcmbclahan sel), rekombinasi kromosom saatlcrjadi translokasi, sebagai konsckucnsi dari inversi

hcterosigot, dan scbagai konsekuensi daripcrlakuan bahan mutagen. Beberapa kejadian

duplikasi telah dilaporkan dapat miningkatkanviabilitas tanaman (Gustafsson, 1954). Pcngaruhradiasi terhadap duplikasi kromosom lclah

dipclajari pada bcbcrapa lanaman sepeni jagung(Laugnan, 1949), kapas (Slcphens, 195 I). danBarlcy (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 dantingkat ploidi, defisiensi dapal mcnyebabkankcmalian, scparuh kcmatian, atau mcnurunkanviabililas. Pada lanaman dcfisicnsi yang

ditimbulkan oleh perlakuan bahan mUlagen(radiasi) sering ditunjukkan dcngan munculnya

mutasi klorofil (Walles, 1967). Kejadian mutasi

klorofil biasanya dapal diamati pad a stadia muda

Proslding Pertemuan dan Presentasilimiah Penelitlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003

312 ISSN 0216 - 3128 Suranto, H.

(seedling stage), yaitu dengan adanya perubahanwarna daun tanaman.

Mutasi Gen (Crene or Point Mutation)

Sesuai dengan konsep genetika, informasigenetik tersimpan dalam rangkaian polinukliotidayang membentuk struktur pilitan ganda (doublehelix) disebut DNA (RNA dalam kasus beberapavirus). Empat nukliotida yang berbeda terdiri daribasa purine (adenine dan gaunine) dan pyrimidine(thymine dan cytosine), dihubungkan bersamamelalui ikatan fosfat dan gula (deoxyribose). Bahanmutagen tertentu dapat menginduksi perubahanspesifik susunan pasangan basa dalmn strukturDNA. Perubahan yang terjadi disebut mutasi genyang digolongkan menjadi dua katagori yaitumicrolesiolls dan macrolesiolls. Microlesiolls

adalah mutasi dimana terjadi substitusi pasanganbasa, transisi atau transversi pasangan basa, danpenyisipan baru pasangan basa. Macrolesionsadalah mutasi, dimana terjadi penghapusan,duplikasi atau penyusunan kembali pasangan basa.Mutasi microlesiolls sering juga disebut mutasi titik(point mutation).

Mutagen kimia biasanya erat berhubungandengan mutasi microlesiolls sedangkan mutagenkimia (radiasi) dengan mutasi macrolesiolls. Mutasigen sering berasosiasi dengan fenomena sterilitasdan kematian, seperti misalnya dalam pengaruhnyamencegah terbentuknya bivalensi dalam meiosis.Pada mutan homosigot hal ini sangat berpengaruhterhadap penurunan produktivitas dan daya saingmutan sehingga dapat merugikan. Namun padaheterosigot mutan, mutasi gen dapat mengarahpada 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 penggunaanbahan nuklir (radioisotop dan radiasi) di berbagaibidang penelitian dilakukan oleh Badan TenagaNuklir Nasional (BAT AN). Sebagai salah satulembaga riset di Indonesia, BAT AN telah banyakmelakukan penelitian. aplikasi teknologi nuklir dibidang pertanian, khususnya pemuliaan tanaman.Peranan tenaga nuklir dalam pemuliaan tanamanterutama terkait dengan kemarnpuannya dalammenginduksi mutasi seperti telah diuraikan di atas.

Pemu/iaan Mutasi di Indonesia

Penelitian pemuliaan mutasi tanaman diIndonesia pada umumnya dilakukan di BadanTenaga Nuklir Nasional (BAT AN), bekerjasamadengan Departcmen Pertanian, Lembaga Riset lain,dan Pcrguruan Tinggi. Sesuai dengan sejarahSATAN, pada tahun 1954 bcrdasarkan keputusan

Presiden RI nomor 230 tahun 1954, Pemerintahmembentuk Panitia Negara untuk penelitianradioaktivitas dengan tugas melakukan penelitiantingkat radioaktivitas di atmosfir Indonesia yangmungkin ditimbulkan oleh adanya per­cobaan-percobaan nuklir di laut Pasifik. Sejak itudimulailah kegiatan di bidang nuklir (tenaga atom).Ruang lingkup kegiatan maupun volume yangmenggunakan tenaga atom meningkat maka panitiatersebut pada tahun 1958 ditingkatkan menjadiLembaga Tenaga Atom Nasional (LTAN), yangdibentuk dengan peraturan pernerintah nomor 65tahun 1958, dan akhirnya berdasarkanundang-undang nomor 31 tahun 1964 LTANdiubah menjadi Badan Tenaga Atom Nasional(BATAN).

Untuk melaksanakan tugas pokok BAT ANseperti diamanatkan baik oleh undang-undangtahun 1964 maupun pelaksanaan berupa peraturanpemerintah tahun 1965, maka diperlukan strukturorganisasi yang kuat sehingga pelaksanaan tugasdapat berjalan dengan berdaya guna dan berhasilguna. Dengan berkembangnya struktur organisasiBATAN, maka pada tanggal 20 Desember 1966,berdasarkan Surat Keputusan Direktur Jenderalnomor 22/0/NV1966 telah dibentuk Pusat

Penelitian Tenaga Atom Pasar Jumat (PPTA PasarJumat) sebagai hasil peleburan dua proyek SATANyaitu Proyek Isotop dan Laboratorium. serta ProyekBahan-bahan Tenaga Atom.

Dalam perkembangan selanjutnya PPT APasar Jumat berubah nama menjadi Pusat AplikasiIsotop dan Radiasi (PAIR). Pada tahun 1999, PAIRberubah nama menjadi Pus at Penelitian danPengembangan Teknologi Isotop dan Radiasi(P3TIR). Tugas pokok P3TIR adalah melaksanakansebagian tugas tugas pokok SATAN di bidangpenelitian dan pengembangan penggunaan tekniknuklir dalarn berbagai bidang seperti industri,hidrologi, kimia, lingkungan, biologi, peternakan,dan pertanian.

Fasilitas dan Prosedur Kerja

Untuk mendukung penelitian pemuliaantanaman dengan teknik mutasi, di BAT AN tersediafasilitas penelitian berupa Gamma chamber,Gamma cell, Gamma room, laboratorium,laboratorium kultur jaringan, ruang tumbuh, rumahkaca, dan kebun percobaan. Gamma chambermodel 4000A memiliki sumber sinar Gamma dari

Cobalt-60 dengan aktivitas awal sebesar 3474.6632Curies. Gamma cell model GC-220 memilikisumber sinar Gamma dari Cobalt-60 denganaktivitas awal sebesar 10.697 Curies. Padaumumnya Gamma chamber dan Gamma celldigunakan untuk penelitian yang memerlukanperlakuan radiasi akut (acClae irradiation), yaituradiasi dengan laju dosis tinggi seperti pada

Proslding Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Jull 2003

Surallto, H. ISSN 0216 - 3128 313

biji-bijian atau materi reproduktif tan am an lainnya.

yang berukuran kecil. Sedangkan untuk penelitianyang memerlukan perlakuan radiasi kronik

(chronic irradiation), yaitu radiasi dengan lajudosis rendah seperti terhadap tanaman pot at autanaman dalam media kultur jaringan, dapatdigunakan Gamma room. Gamma room model

Panoramic Batch Irradiator yang ada di BAT ANmemiliki sumber sinar Gamma dari Cobalt-60

dengan aktivitas awal sebesar 75.000 Curies.

Setelah perlakuan radiasi dengan sinarGamma, materi reproduktif tanaman kemudian

ditumbuh-kembangkan di ruang tumbuh, rumahkaca, at au langsung di kebun percobaan. Analisa

mutan tan am an dilakukan di laboratorium, biasanya

dengan membandingkan sifat-sifat genetik, biologidan agronominya terhadap tanaman kontrol.

Analisa mutan dapat juga dilakukan baik secaravisual fenotipa maupun secara biologi molekuler

seperti dengan teknik RAPID atau bioteknologi

lainnya. Secara ringkas prosedur kerja pemuliaantanaman dengan teknik mutasi khusus untuk

tanaman serealia, berserbuk sendiri disajikan dalamGarnbar 6.

Hasil-hasil Yang Tclah Dicapai

Salah satu kcgiatan di bidang pertanian

adalah penelitian pemuliaan tanaman dengan

menggunakan teknik mUlasi (mutation breeding).

Kejadian mUlasi direlleksikan dalal1l munculnyakeragaman genetik tanaman, yang kemudian

melalui proses seleksi dan pengujian lebih lanjul,memungkinkan dilperolehnya suatu varietas unggultanaman. Penelitian pemuliaan mulasi di BAT AN

sebetulnya telah dimulai sejak laliun 1970, yaitudengan program perbaikan varietas tanaman padi.

Sampai' kini BAT AN telah menghasilkan beberapamutan tanaman pangan yang dilepas sebagai

varietas unggul oleh Deparlemen Pertanian sepertitersaji dalain Tabel 2.

Tabel 2. Varietas mlltan tanaman pangan hasil fiset BA TAN yang te/all dilepas sebagaivarietas IIngglll alell Departemel1 Pertanial1.

No. Nama VarictasTahun Pelcpasan Dokumcn Rcsmi

Padi1

Atol1lita- 1 1982SK Mentan No.879/Kpls/UnYI2/l9922

Atomita-2 1983SK Mentan No.TP.240/369/Kpts/Uni/6/833

Atomita-3 1990SK Mentan No.582/Kpts/TP.240/8/904

Atomita-4 1991SK Mentan No.97/Kptsrrp.240/3/l9915

Situgintung 1992SK Mentan No.606/KpISrrp.240/l1/926

Cilosari 1996SK Mentan No.632/Kpls/TP.31 0/7/19967

Meraoke 2001SK Mentan No.552/Kpts/TP.240/l 0/200 I8

Woyla 2001SK Mentan No.553/Kptsn'p.240/l 0/200 19

Kahayan 2002SK Mentan No. 124/Kpts/TP.240/2/200310

Winongo 2002SK Mentan No. 125/Kpts/TP.240/2/2003

KedelaiII

Muria 1987SK Mentan No. I 8/Knl,s/TP.240/l/l98712

TeIH!!!er 1991SK Menlan No. I06/Knls/TP.240/3/l99113

Meralus 1998S K Menlan No.899/KntsrI'P.240/l1 /98

Kaeang hijau14

I Call1ar 1991SK Mentan No. I09/KptsrI'P.240/3/l 99 I

KESIMPULAN

Iptek nuklir dapal berperan dalarn pel1luliaantanal1lan untuk l1lendapatkan varietas-varietas

llngglll tanaman. Seeara global, aplikasi ipleknllklir di bidang ini telah l1lenghasilkan lcbih dari2000 varietas unggul dari bermaearn spesiestanaman di berbagai negara. Ketersediaan varietasunggul tanal1lan sangat diperlukan dalarn

pembangunan industri pertanian di Indonesia. Riset

pemuliaan tanaman dengan teknik mutasi telah

dilakukan oleh BA TAN. Hasil yang telah dicapai

berupa varietas mutan tanaman yang lerdiri dari 10varietas padi, 3 variclas kedelai, dan 1 varietaskaeang hijau. Kescillruh varietas mutan tanaman

[crsebut Lelah discrtifikasi dan dilcpas olchDcpartel1l0n pcrtanian, RI sebagai variclas unggul.

dan siap unLuk dikcmbangkan dalam l1lendukllngpernbangunall industri pertanian.

DAFTAR PUSTAKA

I. Bahar, H.; Kaher, A.; Jamin, D.; Kari, Z.; L.,Azwar, B. (1988) Kemajuan pcnclitian lerigu

Prosiding Pertemuan dan Presentasilimiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juti 2003

314 ISSN 0216 - 3128 Surallto, H.

14.Wang, L. (1998). Methodology ofenhancement genetic diversity for cropimprovement by induction mutation in China.Proceedings of Seminar on Methodology forPlant Mutation Breeding held in KualaLumpur, Malaysia, 26 Oct.-I Nov. 1998. pl-8.

di Balittan Sukarami, Makalah disajikan padaReview Program dan Penelitian BalittanSukarami, 8 -10 Juni 1988.

2. Gustafsson, A. (1954). Mutation, viability andpopulation structure, Acta Agric. Scand. IV,p601-632.

3. IAEA. (1977). Manual on mutation breeding.Tech. Rep. Ser. No. 119. Sec. Ed. JointFAO/IAEA Div. of Atomic Energy in Foodand Agriculture. 287 pp. ISBN 92-0-115077-6.

4. Jusuf, M. (2002). Hasil-hasil penelitianbudidaya gandum dan strategipengembangannya di masa datang. Makalahdisajikan dalam Pertemuan KoordinasiPenelitian dan Pengembangan Gandum, DirjenBina Produksi Tanaman Pangan, DepartemenPertanian, 3-4 September 2002 di Pasuruan,Jawa Timur.

LAMPIRAN

7ia13

Eropa

.618rika

Afrika

Australia

Gambar 1. Sebaran varietas mutan globalberdasarkan benua

Gambar 2. Sebaran varietas mutall tallalllall

global berdasarkal1 l1egara

Gambar 3. Bahan mutagen yang umum digunakalldalam memproduksi varietas mulanlanaman

~ ~;;::.

210 ,,','

", ". ~ • • Rusia

. ~"" .' 0 Belanda

o Amerika

259 ..• - 605. J.,OO9

o Gamma

1m Sinar-X

R Neutron

o Lainnya

70 24

311

5. Knott, D. R. (1971). The transfer of genes fordisease resistance from alien spesies to wheatby induced translocations. Mutation BreedingOor Disease Resistance. (Proc. Panel Vienna,1970), IAEA, Vienna, p67 -77.

6. Laugnan, J. R. (1949). The action of allelicforms of gene A in maize. 11.The relation ofcrossing over to mutation of A, Proc. Natl.Acad. Sci. USA 35, pI67-178.

7. MacKey, J. (1954). Neutron and X-rayexperiments in wheat and a revision of thespeltoid problem. Hereditas 40, p65-180.

8. Maluszynski, M.; Nichterlein, K.; Van Zanten,L.; Ahloowalia, B. S. (2000). Officiallyreleased mutant varieties - Tlie FAO/IAEADatabase, 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 geneticof barley. Monographic Suppl. No.3, Res.Studies, Washington State University, 3 1, P 1-278.

10.Novak, F. J. and Brunner, H. (1992). Plantbreeding: induced mutation technology forcrop improvement. IAEA Bulletin, Vol. 34,No.4, 1992. Vienna, Austria. P 25-33.

II.Stephens, S.G. (1951). Homologous geneticloci in Gossypium. Cold Spring Harbor Symp.Quant. Bid 16, p131-14 I,

12.Van Harten, A.M. (1998). Mutation Breeding:Theory and Practical Applications. CambridgeUniversity Press. 353p. ISBN 0 521470749.

13.Walles, S. (1967). Chloroplast morphogenesisin biochemical mutants. Hereditas 50,

p317-344.

Prosldlng Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl NukllrP3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Jull 2003

Surallto, If. ISSN 0216 - 3128 3/5

Gambar 4. Sebaran varietas mutan tanaman

berdsarkan jenis tanaman

311

D Serealia

EI Kacang2IiIlndustri

D Sayuran

DMinyak-Lainnya

~ Nilai jual bibit padi tidak sepenuhnya mampudibeli petani kecil, bisakah kita memberikan

varietas unggul dengan harga paling murah

bagi petani kecill tradisianal.

Suranro H.

• Belum ada, karena tujuan pe11luliaan padi

se11lata-l1Iata untuk peningkatan produksi

padi dan kua/itasnya,

e Per/u kerjasama dengan penangkar­

penangkar benih yang 11Iurah.

D Padi

[l] Bartey

iii Gandum

D Jagung

D laimya

Gamhar 5. Sebaran varietas mutan tanaman

serea/ia (biji-bijian)

------<C' .••

I Vari¢!as a;a1 ~~. ~~<:.:_1 I'crlakuan bahan mutagcn, '; ~~'Denih .. ) A~Emb;jo mlilusciuler)

Tanamaa\.11 r-· ,"

(Khimcm) -·-v

I I'opulasi M2 Segn:gasi(Sclcksi mutan)

Populasi M3 Scglcgasi(Scleksi mutan & galur)

! Uji hOl1lo5ig')$i!a~ M4

Gambar 6, Prosedur kerja pemuliaan tanaman

dengan teknik /Ilutasi khusus U1ltukta l1a/Ilan se realia be rse rbuk sendi ri

TANYA JAWAB

Parikin

~ Apakah ada varictas padi irradiasi yangmampu mcnahan pcrtumbuhan rumput padi ?

Budi B,

~ Apakah ada syaral-syaral khusus yangdiperlukan olch tanaman yang akan dilakukan

pemuliaan (mutan) ?

~ Apakah ada efek yang membahayakan bagimanusia pada tanaman hasil mutan ?

Suranto H.

e 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.

e Tidak ada efek yang /Ilembahayakan,

karena secara alami tanaman jugamengalami mlltasi, dan tidak ada masukan

gen lain dari spesies lanaman lail1.

Endang S.

~ Bagaimana tingkal kcbcrhasilan dcngan

metode trangcnik (scpcrti yang scring ditulis dikoran). Apakah mctode menggunakan irradiasimasih lebih unggul.

Suranto H.

e Tergantllng dari metod%gi se/eksi yal1g

digunakan tal1aman transgel/ik jl/ga per/I/dise/eksi.

e Sampai kil/i be/wl1 ada tanaman

transgenik yang diterima di 11Ia,\'yarakar

luas, sedang tal/amal1 /Ill/tan sudah

banyak.

M. Syaifudin

~ Sampai scjauh mana studi mUlasi dari mutan­

mutan hasil irradiasi dan jcnis mUlasi apakahyang paling ban yak dihasilkan olch radiasi

Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Jull2003

316 ISSN 0216 - 3128 Suranto, H.

Suranto H.

" Sudah diperoleh varietas-varietas ungguldan galur- galur harapan banyak jenistanaman.

C9 Yang paling banyak hasilnya padatanaman serelia (biji-bijian), khususnyapadi.

Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003