TEKNIK MUTASI DALAM

PEMULIAAN TANAMAN

Peningkatan kualitas (daya hasil) Ketahanan terhadap cekaman biotik (penyakit)

/abiotik (kekeringan, lahan masam, kandungan garam tinggi,

Suhu tinggi, suhu rendah) Kualitas ( umur panen, tinggi tanaman, warna,

ukuran, bentuk , aroma dll)

Tujuan pemuliaan tanaman

Pemuliaan tanaman

Introduksi Seleksi Hibridisasi Mutasi Bioteknologi

Pemuliaan tanaman: kegiatan memperbaiki mutu genetik agar diperoleh tanaman yang lebih bermanfaat dan kualitasnya lebih baik dengan cara mengubah susunan genetik tanaman

Peningkatan

variasi genetik

Mengapa harus mempelajari MUTASI?

Mutasi merupakan sumber keragaman yang penting bagi

Pemuliaan Tanaman. (Sumber dari seluruh materi

pemuliaan berasal dari mutasi, baik yang terjadi pada

cultivar modern, landrace, maupun tanaman liar dan pada

spesies liar).

Untuk memahami cara kerja dari suatu gen. Efek suatu

gen diketahui bila terjadi mutasi yang menyebabkan gen

tersebut tidak aktif.

Mutasi didefenisikan sebagai perubahan mewaris dalam bahan genetik yang tidak disebabkan oleh rekombinasi atau segregasi.

Perubahan bisa pada level DNA, kromosom atau set kromosom.

Mutasi: Perubahan materi genetik pada sel yang

dapat diwariskan.

Mutan: Suatu variasi fenotipik yang disebabkan

oleh suatu mutasi

Tersedianya keragaman genetik yang luas

sebagai bahan seleksi dan persilangan

Mutasi

MUTASI

Mutasi : perubahan pada

materi genetik suatu makluk

hidup yang terjadi secara tiba-

tiba dan secara acak, serta

diwariskan

Mutasi : Genetik (diturunkan)

Epigenetik (perubahan pada

fenotipe) sehingga dapat

kembali normal )

Negara Asia, Eropa dan Amerika:

menghasilkan varietas baru paling

banyak, diikuti India, Rusia, Belanda,

Amerika dan Jepang

Pemuliaan melalui mutasi:

telah menghasilkan berbagai

varietas unggul komersial

MUTASISecara alami sangat lambat

Mutasi buatan

MUTAGEN

Kimia: Golongan alkyl:

Kolkisin, Ethylamine, EMS, dan d ES

Fisika: sinar x, sinar

gamma, sinar beta (ion beam), neutron dll

Pemicu terjadinya mutasi

Dosis radiasi: dosis radiasi di ukur dalam

satuan Gray (Gy),

1 Gy = 0,10 krad yakni 1 J energi per kilo

gram iradiasi yang dihasilkan.

LD 50: dosis yang menyebabkan kematian 50% dari populasi yang di radiasi

LD50

LD-50Nilai LD50 : salah satu parameter yang digunakan untuk mengukur tingkat sensivitas suatu jaringan terhadap radiasi, atau dikenal dengan istilah radiosensivitas.

meningkatkan keragaman genetik yang tinggi

Peluang besar untuk melakukan seleksi sesuai karakter yg diinginkan dari populasi yang dihasilkan

Dapat menimbulkan sifat-sifat baruKeuntungan

Perlakuan

Mutasi

Dapat menimbulkan sifat-sifat baru

Lebih efektif untuk perbaikan

beberapa sifat baru saja

Dapat memisahkan gen linkage

Perubahan gen bersifat acak

Perubahan sifat bukan yang

dikehendaki

Tidak dapat digunakan untuk

memperbaiki karakter agronomi

yang kompleks

Kelemahan

Perlakuan

Mutasi

Eksplan/bahan

yang dapat

digunakan

Benih/biji, stek pucuk,

kalus, supensi sel,

protoplas

KALUS PROTOPLAS

Sifat dasar mutasi

Mutasi genom: perubahan jumlah

kromosom (polyploid, haploid, dan

euploid)

Mutasi di luar inti sel: mutasi yang

terjadi di luar sitoplasma

Mutasi kromosom: tidak merubah jumlah

- struktur arrangement ( translokasi,

inversi, duplikasi, defisiensi)- gene mutation

Penggandaan Kromosom terjadi

akibat kegagalan pembelahan

MITOSIS

Keragaman genetik

Mutasigen

Mutasikromosom

Mutasi titik : delesi, inversi

Mutasi struktur kromosom

a. Delesi : a b c d e f a c d e f

b. Duplikasi : a b c d e f a b b c d e f

c. Inversi : a b c d e f a e d c b f

d. Translokasi : a b c d e f a b c d j k

g h I j k g h I e f

Kromosom Bawang Merah Setelah Perlakuan Kolkisin. Setelah Terjadi Penggandaan Kromosom (A); Kromosom Belum Mengganda (B)

A

B

BUNGA MUTAN

ANYELIR

24.1, 20, M1V1-1

24.1, 20, M1V2.2-1

24.1 ASLI

24.1,20,M1V2.2-9

24.1, 50, M1V2.2-10

Variasi Mahkota Buah

Pemanfaatan

Teknik Mutasi

Perubahan jumlah kromosom (Poliploid):

1. Polyploidi Euploid :

Simbol Euploids Somatic (2n)

x monoploid (ABC)

2x diploid (ABC) (ABC)

3x triploid (ABC) (ABC) (ABC)

4x autotetraploid (ABC) (ABC) (ABC) (ABC)

2x + 2x’ allotetraploid (ABC) (ABC) (DEF)(DEF

2x vs 4x

2. Polyploidi Aneuploidy (terjadi selama pembelahan)

Simbol Aneuploid Somatic (2n)

2x – 2 (nullisomic) (AB)(AB)

2x – 1 (monosomic) (ABC)(AB)

2x + 1 (trisomic) (ABC)(ABC)(A)

2x + 1 + 1 (double trisomic) (AB)(AC)

2x + 2 (tetrasomic) (ABC)(ABC)(A)(A)

2x +1 -1 (trisomic-monosomic) (ABC)(AB)(A)

Nullisomic kehilangan sepasang kromosom

Monosomic kehilangan sebuah kromosom

Trisomic penambahan sebuah kromosom

Perubahan jumlah kromosom:

Contoh Autopolilpoid Dan Triploid Pada Pembentukan Semangka Tanpa Biji

Galur murni diploid

2X

Selanjutnya digunakan sebagai sumber TETUA betina

Selanjutnya digunakan sebagai sumber POLEN jantan

Galur murni tetraploid hasil perlakuan

kolkisin4X

3X 2X 3X

Cara penanaman

4X X 2X

benih triploid (3X)

2X X 4X

steril

•Selfing untuk pemeliharaan

•Selfing untuk pemeliharaan

Semangka Tetraploid (AAAA) 4x= 44

Semangka Diploid (AA) 2x= 22

Semangka Triploid (AAA) 3x= 33 (Tidak berbiji)

x

Penggandaan Kromosom

Benih Semangka Non Biji

4X 2X

3X

3X

Contoh poliploid yang didomestikasi

Triploid: pisang, semangka dan apel.

Tetraploid: kapas, brassica, gandum durum,

kentang dan tembakau.

Hexaploid: gandum roti, oat, triticale dan

krisantemum

Oktaploid: dahlia dan strawberry.

CROP Karakter baru yang dihasilkan

Apel Masak lebih awal, warna buah menjadi lebih merah,

ukuran tanaman menjadi lebih pendek

Pisang Toleran Fusarium oxysporum F.sp.cubense ras 4,

ukuran buah lebih besar

Jeruk Tanpa biji, warna buah menjadi merah dan lebih berair,

resisten terhadap Xanthomonas ctril , resisten terhadap

Tristeza virus hitam

Nenas Duri berkurang, toleran kekeringan

Plum Berbunga lebih awal

Pepaya Tanaman menjadi lebih pendek

Kurma Resisten terhadap penyakit

Jambu biji Biji berkurang, bentuk buah berubah

Strawbery Daun menjadi lebih kecil, buah lebih panjang dan

resistant terhadap Phytophthora cactorum

Perubahan sifat karena pengaruh mutasi

antara lain:

Perubahan

karakter

Jumlah mutan

Warna bunga 417

Bentuk bunga 31

Bentuk tanaman 25

Warna daun 13

Daun varigata 9

Tipe ornamen 9

Bentuk daun 7

Masak lebih awal 6

Tumbuh lebih

cepat

5

Lebih pendek 4

Tipe bunga 3

Karakter lain 27

Karakter baru

pada mutan

tanaman hias

Induksi mutasi kombinasi dengan

kultur in vitro

Keragaman somaklonal: keragaman genetik

yang terjadi di dalam tanaman yang dihasilkan

dari sel somatik (daun, akar, kalus, meristem)

maupun sel gamet.

Perubahan genetik : (1) penggandaan jumlah

kromosom, (2) perubahan struktur kromosom, (3)

pindah silang somatik atau perubahan sister

kromatid, (4) amplifikasi dan delesi gen, (5)

partikel loncat, dan (6) perubahan kariotip.

Faktor yang mempengaruhi

Sumber eksplan, komposisi medium dan lamanya

periode kultur

Zat pengatur tumbuh auksin seperti 2,4-D ( 2,4 D

merupakan ZPT paling banyak menimbulkan

perubahan genetik)

serta faktor lain seperti umur eksplan, jumlah sub

kultur, lingkungan kultur, senyawa kimia yang

ditambahkan

SELEKSI POPULASI

HASIL KERAGAMAN

SOMAKLONAL

POPULASI HASIL

INDUKSI MUTASI

KEGIATAN

YANG PENTING

Seleksi IN VITRO

Aplikasi dalam kultur in vitro telah dikembangkan teknik

seleksi in vitro untuk meningkatkan keragaman genetik

tanaman

Untuk kekeringan Poly Etilen Glicol (PEG)

Untuk lahan masam Al dan PH rendah

Untuk penyakit layu asam fusarat atau filtrat

Ketahanan Jenis tanaman

Keracunan aluminium Kedelai, tomat, carnation

Fusarium spp Pisang, panili, abaka,

kacang tanah

Klorosulfuran dan

Imidazilinone

Jagung

Helminthosporium

sativum

Gandum dan barley

Skema umum pemuliaan melalui mutasi

Generasi Karakterisasi

M0 Biji, polen, organ vegetatif, kalus atau meristem yang

telah diberi perlakuan mutagenfisika (radiasi) atau

kimia

M1 (M1V1) Tanaman ditumbuhkan dari biji (M1) atau propagul

vegetatif (M1V1)

M2 (M1V2) Populasi tanaman yang ditumbuhkan dari biji (M2)

atau organ vegetatif (M1V2) yang dipanen dari M1

atau masing-masing M1V1.

Seleksi dari mutan yang diinginkan dimulai dari

generasi ini atau kemudian

(M3-M8)

(M1V3-M1V8)

Seleksi lanjutan, konfirmasi genetik, multiplikasi dan

uji stabilitas hasil di lapangan dari galur mutan

2-3 Generasi

berikutnya

Analisa komparatif dari galur mutan pada tahun-

tahun yang berbeda dan pada lokasi yang berbeda

2-3 Generasi

berikutnya

Uji multilokasi sebelum dilepas sebagai varietas baru

Berbagai perubahan sifat akibat variasi

somaklonal

Jenis tanaman Sifat baru yang dihasilkan

Pisang tahan Fusarium

Kentang Resisten terhadap Fusarium oxysporum dan

Phytophtora infestans

Jagung Resisten terhadap Helmintosporium maydis

Gandum Resisten terhadap Helmintosporium

Toleran panas/kekeringan

Padi Tahan penyakit Blas

Menjadi lebih pendek, resisten terhadap

genangan, produksi lebih tinggi dan toleran

garam tinggi

Sorgum Toleran lahan masam

Sukses Variasi Somaklonal

Padi toleran kadargaram tinggi

Pisang tahan Fusarium kanan, dari mutasitetua rentan

Tanaman hasil variasi somaklonal yang

telah dilepas

Tanamaan Sifat baru Nama Kutivar

Barley Produksi meningkat dan resisten Downey

mildew

AC Malone

Wheat Perbaikan karakter agronomi dan produksi Hezu 8

Kentang Menghambat pencoklatan White baron

Tomat Resisten terhadap Fusarium DNAP 17

Padi Resisten terhadap Picularia (blas) dan rasa

lebih enak

DAMA

Tebu Resisten terhadap penyakit dan rendemen

gula lebih tinggi dan umur genjah

ONO Co 94012

Pisang Resiten Fusarium dan produksi buah lebih

tinggi

Tai-Chiao No-1

Formusa

Amarilis Warna merah dan kuning dalam satu bunga Surya kiran

(IARI)