PANDUAN PENGAJUAN ANGKA KREDIT TAHUNAN PENELITI

TEKNIK MUTASI UNTUK PEMULIAAN

 

I.        PENDAHULUAN

 

 

Mutasi merupakan salah satu teknik yang telah dikembangkan secara luas sebagai upaya untuk meningkatkan keragaman genetic tanaman untuk mendapatkan sifat baru sebagai sarana untuk perbaikan genetic tanaman, terutama pada tanaman yang selalu diperbanyak secara vegetative sehingga keragaman genetiknya rendah atau untuk mendapatkan karakter baru dimana sifat tersebut tidak dijumpai pada gene poll yang ada.

Yang disebut mutasi adalah perubahan materi genetik pada makluk hidup yang terjadi secara tiba-tiba dan secara acak serta diwariskan. Mutasi yang terjadi dapat diwariskan dan dapat kembali normal (epigenetik). Mutasi dapat terjadi secara alami maupun sengaja di induksi untuk tujuan tertentu untuk perbaikan genetic tanaman. Mutasi alami dapat terjadi disebabkan adanya sinar surya, maupun energi listrik seperti petir. Mutasi buatan untuk tujuanpemuliaan tanaman dapat dilakukan dengan memberikanmutagen.

Dalam bidang pemuliaan tanaman teknik mutasi dapat meningkatkan keragaman genetik tanaman sehingga memungkinkan pemulia melakukan seleksi genotip tanaman sesuai dengan tujuan pemuliaan yang dikehendaki. Mutasi induksi dapat dilakukan pada tanaman dengan perlakuan bahan mutagen tertentu terhadapt organ reproduksi tanaman seperti biji , stek batang , serbuk sari, akar (rizoma) , kultur jaringan dan sebagainya.

Mutagen yang dapat digunakan untuk mendapatkan mutan ada dua golongan yaitu mutagen Õsik dan mutagen kimia. Yang termasuk dalam mutagen Õsik antara lain sinar x, sinar gamma dan sinar ultra violet. Yang termasuk dalam mutagen kimia antara lain Ethyl Methan Sulfonat, Diethyl sulfat, Ethyl Amin dan kolkisin.

Pemuliaan dengan menggunakan teknik mutasi radiasi dilakukan dengan cara memanfaatkan radiasi gamma yang dihasilkan oleh sumber radiasi Co-60 di dalam fasilitas iradiator. Radiasi gamma yang dipancarkan ke sampel benih tanaman pangan yang akan diperbaiki sifatnya (misal gabah pada tanaman padi) akan menimbulkan efek mutasi radiasi genetik pada benih tersebut, mengubah sifat asli yang dimilikinya secara random. Secara teknis penyinaran radiasi gamma dapat dianalogikan dengan mudah seperti penyinaran benda di bawah sinar lampu. Selama penyinaran, produk tidak bersentuhan langsung dengan lampu (sebagai sumber radiasi) dan hanya energi sinarnya yang sampai dan menembus produk serta menyebabkan mutasi genetik. Prosedur ini tidak menyebabkan produk menjadi terkontaminasi radiasi maupun tidak menjadi radioaktif, sehingga produk pangan tidak mengandung radiasi.

Pemuliaan dengan teknik mutasi radiasi dilakukan melalui penentuan dosis radiasi efektif. Dosis yang digunakan dalam penelitian umumnya pada rentang 0 - 500 Gray, dan pada beberapa penelitian terbukti dosis efektif antara 200-300 Gray. Proses penyinaran dapat dilakukan pada benih/biji, stek pucuk, kalus, suspense sel (pada teknik kultur jaringan) atau protoplas, tergantung pada jenis tanaman yang akan dimuliakan.

Kelebihan dari teknik mutasi radiasi dibandingkan pemuliaan dengan teknik lainnya adalah teknik ini dapat difokuskan untuk memperbaiki beberapa sifat tanaman saja tanpa mengubah sebagian besar sifat tanaman induk aslinya yang sudah disukai. Karena tidak banyaknya sifat tanaman yang berubah, maka pemuliaan mutasi radiasi akan memerlukan waktu relatif lebih cepat dalam proses pemurnian galur (calon varietas) dibandingkan teknik pemuliaan lain seperti persilangan tanaman. Sebagai contoh, tanaman padi Pandan Wangi yang legendaris dari Cianjur yang memiliki sifat unggul berupa rasa dan aroma yang khas namun memiliki kelemahan pada usia tanaman yang panjang. Maka pemuliaan mutasi pada tanaman Pandan Wangi dapat difokuskan pada perubahan usia tanamnya saja, tanpa perlu mengubah sifat rasa dan aroma yang khas. Hal ini terbukti efektif hingga mampu dihasilkan tanaman padi Pandan Puteri yang memiliki sifat rasa dan aroma relatif sama dengan Pandan Wangi, namun memiliki usia tanam yang jauh lebih singkat sehingga menguntungkan petani.

Apakah produk pangan (beras, kedelai, atau kacang-kacangan) ini aman untuk dikonsumsi ? Produk pangan seperti beras, kedelai atau kacang-kacangan dari tanaman mutasi radiasi yang telah dilepas sebagai varietas oleh Kementerian Pertanian sangat aman dikonsumsi dan tidak memiliki perbedaan dengan produk tanaman pangan lain.

Asumsi yang banyak muncul di masyarakat bahwa produk ini mengandung radiasi adalah salah, sebab proses iradiasi hanya digunakan pada benih induk tanaman yang dilakukan hanya sekali pada awal penelitian dan menggunakan teknik penyinaran radiasi yang tidak menyebabkan benih menjadi radioaktif (atau mengandung radiasi). Produk tanaman pangan mutasi radiasi tidak mengandung radiasi yang diakibatkan dari penyinaran radiasi pada benih induknya. Proses penyinaran radiasi dilakukan dengan prosedur proteksi radiasi yang berlaku secara internasional di bawah pengawasan FAO dan IAEA.

Hingga saat ini Indonesia telah menghasilkan 43 varietas tanaman pangan dengan menggunakan teknik mutasi radiasi dengan kelebihan pada produktivitas tinggi (hasil panen lebih banyak), usia tanam yang lebih pendek (genjah), ketahanan terhadap hama penyakit lebih baik, adaptasi terhadap kondisi perubahan iklim lebih baik serta beberapa sifat unggul lainnya. Varietas tanaman pangan yang telah dihasilkan dengan teknik mutasi radiasi di Indonesia diantaranya pada tanaman padi, kedelai, kacang tanah, kacang hijau, sorgum, pisang serta tanaman hias bunga. Seluruh varietas yang telah diserti¦kasi oleh Kementerian Pertanian ini telah banyak digunakan oleh petani di Indonesia, melengkapi upaya penyediaan benih tanaman pangan unggul bagi petani untuk meningkatkan produksi tanaman pangan nasional.

Capaian rerata yang baik di beberapa lokasi menunjukkan beberapa varietas padi dapat mencapai produktivitas rerata sekitar 8 hingga 9 ton per hektar, diatas rerata produksi padi nasional yang berada dikisaran 6 hingga 7 ton per hektar. Bahkan salah satu contoh baik di Kota Semarang, salah satu kelompok tani mitra binaan Pemerintah. Daerah setempat dapat menghasilkan padi Sidenuk dengan produksi mencapai 12 ton per hektar.

Perakitan varietas baru melalui mutasi telah berkembang luas, negara paling banyak menghasilkan varietas baru adalah Asia, Amerika, Eropa, diikuti Rusia, Belanda dan Jepang. Adapun tanaman pangan paling banyak dikembangkan adalah pada padi. Pada tanaman hortikultura seperti tanaman hias pengembangan varietas baru hasil mutasi menduduki jumlah terbanyak, karakter baru yang diperoleh antara lain mutu hasil, rasa, warna dan ukuran serta toleransi terhadap cekaman biotik maupun abiotik..

Induksi mutasi menggunakan iradiasi menghasilkan mutan paling banyak (sekitar 75%) biladibandingkan menggunakan perlakuan lainnya seperti mutagen kimia. Keuntungan menggunaan sinar gamma adalah dosis yang digunakan lebih akurat dan penetrasi penyinaran ke dalam sel bersifat homogen. Sedangkan keuntungan menggunakan mutagen kimia adalah laju mutasinya tinggi, dan didominasi mutasi titik.

Perubahan yang ditimbulkan karena pemberian mutagen baik Õsik maupun kimia dapat terjadi pada tingkat genom, kromosom, dan DNA. Mutasi dibedakan menjadi mutasi kecil (mutasi gen) dan mutasi besar (mutasi kromosom). Mutasi kecil adalah perubahan yang terjadi pada susunan molekul gen (DNA), sedangkan lokus gennya tetap. Mutasi jenis ini menimbulkan alela. Sedangkan mutasi besar adalah perubahan yang terjadi pada struktur dan susunan kromosom. Mutasi gen disebut juga mutasi titik. Mutasi ini terjadi karena perubahan urutan basa pada DNA atau dapat dikatakan sebagai perubahan nukleotida pada DNA.

 

 

II.             JENIS-JENIS MUTASI

A.      MUTASI GEN   Mutasi gen terjadi karena perubahan pada struktur primer dari DNA. Mutasi gen dapat terjadi karena subtitusi, tambahan ataupun hilangnya satu atau lebih basa-basa di dalam sebuah molekul DNA dan merupakan perubahan sekuen nukleotida pada gen yang menghasilkan perubahan asam amini dan produk protein mutan. Mutasi gen juga didefinisikan sebagai perubahan satu bentuk alel menjadi bentuk alel lainnya. Mutasi gen digolongkan ke dalam dua kategori yanitu microlessions dan macrolesions, yang dicirikan oleh adanya basa pada DNA. Ada empat tipe perubahan basa : 1)     Transisi, yaitu penggatian satu basa purin dengan satu purin atau penggantian satu basa pirimidin dengan pirimidin. 2)     Transversi, yaitu penggatian satu basa pirimidin oleh basa purin atau sebaliknya. 3)     Delesi, yaitu pasangan basa tertentu menghilang sehingga terjad susunan nucleotide yang berbeda. 4)     Invesri pasangan basa, yaitu perubahan orientasi susunan pasangan basa.     B. MUTASI KROMOSOM   Perubahan struktur kromosom mengakibatkan kerusakan bentuk kromosom yang disebut aberasi. Beberapa peristiwa perubahan struktur kromosom, antara lain seperti berikut.   1. Inversi Inversi merupakan mutasi yang terjadi karena perubahan letak gen akibat terpilinnya kromosom pada saat meiosis sehingga terbentuk kiasma. Tipe kelainan kromosom ini sulit diidentifikasi secara visual. Pada peristiwa inversi, urutan gen menjadi terbalik yang disebabkan karena kromosom pecah menjadi dua bagian, bagian tengahnya menyisip kembali dalam urutan terbalik.

Berdasarkan letak sentromernya, inversi dapat dibedakan seperti berikut. a. Inversi Perisentrik Inversi ini terjadi karena dua bagian yang patah terletak pada lengan kromosom yang berlainan sehingga sentromer terdapat di antara dua bagian yang patah. b. Inversi Parasentrik Inversi ini terjadi karena dua bagian yang patah terletak pada satu lengan kromosom.   2. Translokasi Translokasi adalah peristiwa perpindahan potongan kromosom menuju kromosom lain yang bukan homolognya. Translokasi dapat menyebabkan kromosom yang terjadi lebih panjang atau lebih pendek dari sebelumnya.

Pada waktu meiosis, salah satu gamet dapat menerima sepotong kromosom ekstra (tambahan). Jika gamet ini terlibat dalam fertilisasi, maka zigot akan memiliki sepotong kromosom ekstra seperti pada trisomi. Gamet yang dihasilkan dari meiosis dalam sel pada Gambar diatas ada kemungkinan dapat hidup meskipun mengandung kromosom translokasi. Seseorang yang tumbuh dari gamet tersebut disebut pembawa (carrier) translokasi.

Ada beberapa macam peristiwa translokasi antara lain:   a) Translokasi Homozigot Translokasi homozigot adalah pertukaran segmen kedua kromosom homolog dengan segmen kedua kromosom yang bukan homolognya.   b) Translokasi Heterozigot Pada translokasi ini terjadi pertukaran satu segmen kromosom ke satu segmen kromosom yang bukan homolognya.   c) Translokasi Resiprok Translokasi resiprok terjadi apabila terdapat dua patahan pada dua ujung yang bukan homolognya masing-masing di satu tempat. Patahan kromosom akan menyambung kembali tapi bertukar tempatnya.

d) Translokasi Robertson Translokasi Robertson terjadi apabila kromosom-kromosom akrosentris yaitu kromosom-kromosom dengan sentromer pada satu ujung sehingga kromosom yang sesungguhnya hanya mempunyai satu tangan, menyatu pada sentromer membentuk kromosom-kromosom metasentris.

Berbagai peristiwa translokasi akan menjadikan individu menjadi semisteril, ada separo zigot tidak terjadi. Peristiwa-peristiwa translokasi dapat dijumpai pada kehidupan sehari-hari, di antaranya: a)  biji pada tongkol jagung, ada yang sebagian normal dan ada juga yang sebagian tidak normal. b)   terjadinya mongolisme translokasi   3. Duplikasi Duplikasi merupakan peristiwa penambahan dan penggandaan patahan kromosom dari kromosom lain yang sehomolog.

Peristiwa duplikasi ini dapat dijumpai pada kehidupan di antaranya dapat ditemukan pada fragile X sindrom yang menyebabkan kemunduran pada mental. Selain itu dapat ditemukan pula pada mutasi-mutasi bar dalam Drosophilla melanogaster yang mengakibatkan kelainan struktur mata yang disebabkan oleh duplikasi suatu daerah dalam kromosom X yang diperlihatkan oleh pola barik dari kromosom politen.

4. Delasi Delesi merupakan peristiwa pengurangan suatu kromosom akibat sebagian kromosom pindah pada kromosom lain, karena adanya patahan. Salah satu sindrom pada manusia yang disebabkan oleh delesi yaitu sindrom cri-du-chat.

5. Isokromosom Isokromosom merupakan mutasi kromosom yang terjadi pada waktu menduplikasikan diri. Kondisi ini bertentangan dengan translokasi Robertson.

6. Katenasi Katenasi merupakan peristiwa saling menempelnya ujung-ujung kromosom yang saling berdekatan sehingga membentuk lingkaran. Hal ini dimulai dari patahnya kromosom di dua tempat, kemudian bagian yang patah tersebut lepas dan saling mendekat. Peristiwa katenasi ini biasanya didahului dengan translokasi.

DAFTAR PUSTAKA

 

 

Newa, Jackobus Jack. 2019. Teknologi Pemuliaan Tanaman dengan Teknik Mutasi Radiasi. https://akurat.co/iptek/id-568126-read-teknologi-pemuliaan-tanaman-dengan-teknik-mutasi-radiasi. diakses 10 Oktober 2019

FARHAN, ARIFIANDI. Mutasi Dalam Pemuliaan Tanaman. http: // solarmusik. blogspot.Com /2011 /12/mutasi-dalam-pemuliaan-tanaman.html. diakses 10 Oktober 2019

Pardal, Saptowo, J. Teknik Mutasi untuk Pemuliaan Tanaman.  2014.  http://biogen.litbang.pertanian.go.id/2014/05/teknik-mutasi-untuk-pemuliaan-tanaman/. diakses 10 Oktober 2019.

Rustikawati, Atra Romeida dan Eko Supriyono. 2011. Seleksi Muatan Iradiasi Sinar Gamma Dalam Rangka Perakitan Kultivar Unggul Jagung Tenggang Kemasaman. Laporan Hasil Penelitian Hibah Bersaing Lanjutan Tahun Anggaran 2011. Fakultas Pertanian Universitas Bengkulu.