peran iptek nuklir dalam pemuliaan tanaman untuk …
TRANSCRIPT
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