PRAKTIKUM I

Kultur Mikrospora Padi (Oryza sativa L.)

I. Tujuan

1. Mengetahui tahapan kultur mikrospora padi

2. Memahami dan dapat mengaplikasikan teori kultur mikrospora padi kedalam

praktikum

II. Dasar Teori

Pemuliaan tanaman merupakan kegiatan untuk mengubah susunan genetik tanaman secara tetap

sehingga memiliki sifat atau penampilan sesuai dengan tujuan yang diinginkan pelakunya.

Produk pemuliaan tanaman adalah kultivar dengan ciri-ciri yang khas dan lebih bermanfaat bagi

penanamnya. (McCouch, 2004). Aplikasi pemuliaan tanaman telah dilakukan pada berbagai jenis

tanaman pangan, salah satunya adalah padi (Subantoro et al. 2008). Program pemuliaan tanaman

padi umumnya di mulai dengan penyerbukan silang untuk mengkombinasikan sifat-sifat tetua

yang di inginkan (Paleman and van der vort, 2003).

Pemuliaan padi di Indonesia ditujukan untuk menciptakan varietas yang berdaya hasil

tinggi dan sesuai dengan kondisi ekosistem di Indonesia (susanto et al. 2003). Saat ini telah

dikembangkan beberapa jenis padi yang memiliki sifat ketahanan terhadap hama dan penyakit

antara lain tipe Bengawan, tipe PB5, tipe IRxx, serta tipe IR64 (Daradjat et al. 2001). Proses

pemuliaan padi secara konvensional dalam rangka menghasilkan varietas padi yang unggul

tergolong sangat lama di lakukan sehingga untuk mempercepat perakitan tanaman baru tersebut

dapat di lakukan melalui kultur mikrospora.

Kultur mikrospora merupakan salah satu teknis kultur jaringan yang dapat mempercepat

perolehan tanaman homozigot dari heterozigot tanpa disukarkan oleh hubungan dominan resesif,

sehingga siklus pemuliaan dapat lebih singkat. Selain itu, melalui kultur mikrospora proses

pemilihan mutan unggul dapat berlangsung dengan cepat. Hal ini karena haploid hanya

mempunyai satu alel dalam tiap lokus sehingga memungkinkan sifat mutan resesif dapat

dideteksi secara mudah (Dewi et al. 2007).

Kultur mikrospora dapat dilakukan untuk menginduksi proses embriogenesis pada

tanaman, sehingga sering disebut embriogenesis mikrospora. Embriogenesis mikrospora

diartikan sebagai pembentukan embrioid yang berasal dari mikrospora. Peristiwa ini dinamakan

juga dengan androgenesis (Raghavan, 1997). Perkembangan mikrospora dapat diarahkan menuju

perkembangan sporofitik jika berada pada kondisi induktif secara in vitro yang sesuai.

Perkembangan embrioid dari mikrospora mirip dengan perkembangan embrio zigotik

(Ignacimuthu, 1997; Sawhney dan Shivana, 1997). Proses ini dapat diinduksi dengan

mempertimbangkan faktor-faktor ekstra dan intraselular seperti kondisi fisiologis dari tanaman

donor, stadium perkembangan pollen, metode isolasi, stress pretreatment dan medium kultur

(Torres, 1957).

Ogawa et al. (1995) menunjukkan bahwa tanaman padi kultivar IR24 dapat diinduksi

embriogenesisnya dengan perlakuan cold shock dan starvasi nitrogen Selain itu, Miceska, (2011)

menunjukkan bahwa pada tembakau, karbohidrat dan nitrogen starvation yang diperlakukan pada

biselular pollen dapat menginduksi pembentukan pollen yang embriogenik, dimana setelah

dipindah pada medium sederhana yang mengandung sukrosa dan nitrogen, membelah secara

berulang-ulang dan menghasilkan embrio. Mikrospora yang diisolasi pada stadium yang sama

bila dikulturkan pada kondisi tanpa stress akan berkembang menjadi pollen yang fertil. Pada

Brassica napus, heat shock treatment pada 32°C selama 8 jam mampu menginduksi

embryogenesis sampai 40% dari mikrospora yang diisolasi dan dikulturkan pada medium

sederhana tanpa zat pengatur tumbuh. Pada suhu 18°C, mikrospora melanjutkan perkembangan

normal gametofitiknya dan menghasilkan pollen yang masak (Zhao et al. 2003).

Medium untuk induksi praperlakuan stres memegang peran di dalam kultur mikrospora

meskipun bukan satu-satunya faktor yang paling menentukan. Untuk menginduksi mikrospora

menjadi embriogenik, mikrospora dikulturkan pada medium sederhana, hanya terdiri atas

unsurunsur makro dan mannitol. Untuk menghasilkan mikrospora embriogenik pada tembakau,

mikrospora dikulturkan selama 4 hari di dalam medium starvasi yang berisi 0,4 M mannitol

(Vicente dkk., 1992; Zarsky dkk., 1992). Tetapi selama perkembangan embrioid diperlukan

medium yang diperkaya. Medium tersebut mengandung komposisi fosfat dan nitrogen dalam

jumlah besar. Menurut Touraev dkk. (1996), di dalam medium juga tidak ditambahkan zat

pengatur tumbuh. Senyawa ini memang tidak mempunyai fungsi yang signifikan di dalam kultur

mikrospora. Justru asam amino glutamin ditambahkan ke dalam medium androgenesis.

Sumber karbohidrat juga tidak harus sukrosa. Maltosa juga telah banyak digunakan

khususnya untuk kultur mikrospora tanaman serealia, maltosa dimetabolisir lebih lamban.

Sukrosa yang lebih cepat dimetabolisir seringkali terakumulasi sejumlah senyawa yang

merugikan sehingga berefek meracuni mikrospora (Scott dkk., 1994).

Secara umum dalam jalur ontogenik embriogenesis mikrospora, pembelahan embriogenik

pertama dapat terjadi secara simetrik atau asimetrik (Sunderland et al. 1974). Pada mikrospora

yang membelah secara asimmetris, menghasilkan struktur yang tampak seperti tipe pollen pada

umumnya, terdiri dari sel generatif yang lebih kecil didalam sel vegetatif yang lebih besar.

Sedangkan mikrospora yang membelah simetris menghasilkan suatu struktur dengan dua sel atau

nuklei yang sepadan. Menurut Zarsky et al. (1992) serbuk sari anggota Solanaceae normal dalam

perkembangannya dicirikan oleh pembelahan asimetri. Sel generatif dengan cepat mengalami

replikasi DNA dan tertahan di fase G2 dari siklus sel. Sementara itu sel vegetatif tertahan pada

fase G1 dari siklus sel. Tergantung pada jenis tanaman, sel generatif akan membelah lagi, baik

selama perkembangan serbuk sari atau di dalam buluh serbuk sari, setelah berkecambah. Gambar

1 menunjukkan jalur ontogenik dari embriogenesis mikrospora.

Gambar 1. Jalur utama ontogenik dari embriogensis mikrospora(Sumber: http://www.elisa.ugm.ac.id/mikrospora/embriogenesislarge.jpg)

III. Metodea. Alat

Alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah Laminar Air Flow (LAF) cabinet yang

dilengkapi dengan HEPA filter, petridish, pinset, Erlenmeyer, lampu bunsen, mikropipet, pipet

tip, gunting, gelas beker, mikroskop cahaya, dan optilab.

b. Bahan

Bahan yang digunakan dalam praktikum ini terdiri atas bahan tanaman dan bahan kimia.

Bahan tanaman berupa malai padi. Bahan kimia yang digunakan berupa medium B (starvasi

nitrogen), alkohol 90%, tween 20, akuades steril, hidogen peroksida (H2O2), floroscein diacetate

(FDA).

c. Cara Kerja