MAKALAH PERBANYAKAN TANAMAN TEKNIK KULTUR HAPLOID
Disusunoleh : KelompokX Mayang Arnindika Prameswari Prameswari DhahliaAgustinaCahyono Sarah Paquita Ramadani Reeno Perfecta Gennio
23030115130063 23030115130063 23030115140076 23030115130077 23030115130077 23030115130083 230301151300 83
PROGRAM STUDI S-1 AGROEKOTEKNOLOG AGROEKOTEKNOLOGII DEPARTEMEN PERTANIAN FAKULTAS PETERNAKAN DAN PERTANIAN UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2017
KATA PENGANTAR
Pujisyukur
kami
panjatkankehadirat
Allah
SWT
yang
telahmemberikanrahmatdankarunia-Nya, sehinggapenulisdapatmenyelesaikanmakalahini. ManfaatmakalahiniuntukmemperdalammengenaipemahamanmateriPerbanyakan Tanaman tentang Kultur Haploid. Oleh karena itu dengan segala hormat dan kerendahan hati perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada Prof. Dr. Ir. Syaiful Anwar, M. Si. selaku Dosen pengampu yang telah memberikan bimbingannya. Penulis menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis
meminta
maaf apabila
terdapat
kekurangan pada
makalah
ini.
Penulismengharapkankritikserta saran yang bersifatkonstruktifdarisemuapihak demi kesempurnaanlaporandiwaktumendatang. Demikian
kata
pengantardaripenulis,
penulismenyampaikanterimakasihatasperhatiandankoreksidariberbagaipihak. Semogamakalahtentangkultur haploidinibermanfaatbagipenulisdanbagipembaca.
Semarang,
Mei 2017
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ............................................................................
ii
DAFTAR ISI ..........................................................................................
iii
BAB I. PENDAHULUAN ......................................................................
1
1.1. Latarbelakang ......................................................................... 1.2. Rumusan masalah .................................................................. 1.3. Tujuandanmanfaat ..................................................................
1 2 3
BAB II.PEMBAHASAN .......................................................................
4
2.1. Kultur Haploid ........................................................................ 2.1.1. Konsep Dasar Metabolisme ........................................... 2.1.2. Faktor Lingkungan yang Mempengaruhi........................ 2.1.3. Kelemahan dan Kelebihan ............................................. 2.2. Ide dan Gagasan Baru ............................................................. 2.3. Referensi Jurnal tentang Kultur Haploid ................................
4 4 4 4 5 6
BAB IV. PENUTUP ..............................................................................
10
4.1. Simpulan ................................................................................. 4.2. Saran ......................................................................................
10 10
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................
11
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Setiap sel tumbuhan memiliki informasi genetik yang lengkap. Berdasarkan hal tersebut, diperkirakan bahwa sel tumbuhan dapat tumbuh menjadi individu baru yang utuh dan lengkap sama seperti induknya. Kemampuan sel tumbuhan untuk tumbuh menjadi individu baru jika diletakkan pada lingkungan yang sesuai dinamakan totipotensi. Kemampuan sel tumbuhan yang dinamakan totipotensi telah mendorong ilmuan untuk mengembangkan sel atau jaringan tersebut sehingga menghasilkan suatu individu baru yang akhirnya dikembangkan suatu sistem yang dinamakan kultur in vitro tumbuhan. Secara sederhana kultur in vitro ini merupakan perbanyakan tumbuhan secara vegetatif seperti menyetek, tetapi jaringan yang akan ditumbuhkan ini di kultur dalam medium khusus. Tumbuhan merupakan sumber utama senyawasenyawa kimia yang digunakan untuk industri farmasi, industri makanan, minyak wangi.Metabolit sekunder tanaman dihasilkan dari proses metabolisme respirasi dan melalui kultur jaringan dapat ditingkatkan kandungan metabolit sekunder bahkan dari yang tidak ada menjadi ada dengan penambahan senyawa-senyawa yang merupakan prekursor. Dalam usaha menghasilkan metabolit sekunder untuk skala besar, sangat diperlukan pemahaman yang besar tentang tingkah laku sel, biosintesis metabolit sekunder didalam tubuh tanaman tersebut. Oleh karena itu, biosintesis metabolit sekunder dengan menggunakan kultur jaringan menjadi alternatif pilihan dan akhirnya menjadi tujuan yang berharga. Peranan biteknologi dalam budidaya, multipikasi, rekayasa genetika dan skrining mikroba endofit yang dapat menghasilkan metabolit sekunder sangat penting dalam rangka pengembangan bahan obat yang berasal dari tanaman. Bahkan dengan kemajuan yang pesat dalam bidang bioteknologi ini telah dapat diihasilkan beberapa jenis tanaman transgenik yang dapat memproduksi vaksin
2
rekombinan. Salah satu bentuk perkembangan bioteknologi adalah proses peningkatan produksi terhadap produksi metabolit sekunder. Hal ini dilakukan untuk dapat menghasilkan suatu produk metabolit sekunder yang bersifat unggul dan jumlahnya melimpah.
1.2. Rumusan Masalah
Adapunrumusanmasalahberdasarkanlatarbelakang atasadalahsebagaiberikut : 1. Bagaimana mekanisme kultur haploid? 2. Faktor lingkungan apa saja yang mempengaruhi tingkat keberhasilannya? 3. Apa kelebihan dan kekurangan kultur haploid? 4. gagasan baru apa dalam kultur haploid?
di
3
1.3. Tujuan dan Manfaat
Tujuanpembuatanmakalahiniberdasarkanrumusanmasalah
di
atasadalahsebagaiberikut : 1. Untuk mengetahui pengertian, tujuan, dan cara melakukan kultur haploid. 2. Untuk mengetahui faktor lingkungan yang mempengaruhi. Manfaatpembuatanmakalahiniberdasarkanrumusanmasalah atasadalahsebagaiberikut : 1. Dapat melakukan teknik kultur haploid. 2. Dapat memunculkan gagasan baru dalam teknik perbanyakan tanaman.
di
4
BAB II
PEMBAHASAN
2.1. Kultur Haploid
2.1.1. Konsep Dasar Metabolisme
Kultur haploid atau yang biasa disebut kultur anther merupakan salah satu teknik pada kultur jaringan yang memiliki peluang keberhasilan tinggi dan sudah banyak diaplikasikan pada beberapa tanaman (Winarto dan Rachmawati, 2007). Kultur haploid adalah kultur yang berasal dari bagian reproduktif tanaman, yakni: kepalasari atau anther (kultur anther/kultur mikrospora), tepungsari atau pollen (kutur pollen), ovule (kultur ovule), sehingga dapat dihasilkan tanaman haploid (Ningsih, 2014). Pada pemuliaan konvensional, 2 galur tetua disilangkan untuk memperoleh tanaman hibrida F1. Dua set kromosom pada tanaman F1 bersegregasi acak pada generasi-generasi selanjutnya, untuk berbagai sifat agronomis. Pemulia tanaman harus menyeleksi gallur yang diinginkan dan menanamnya untuk sedikitnya 8 – 10 generasi, dengan seleksi yang kontinyu, sampai 2 set kromosom pada galur yang disilangkan menjadi identik (homozygous) (Setiawan, 2015). Kultur
haploid
dapatmempercepatperkembanganvarietasbaru
yang
menghasilkantanaman haploid kemudiandiinduksimenjaditanaman haploid ganda yang
homozigot.
Galur
haploid
gandabisadidapatkandenganmenyilangkanvarietasungguldengan
plasma
nurfahtertentu.
plasma
Galurtersebutjugadapatdigunakansebagaisumber
nutfahbaru yang strategisuntukpengembangantanamanbaru (Bakhtiar et al ., 2007).
2.1.2. Faktor yang Mempengaruhi
5
Keberhasilan dalam kultur haploid dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain genotif dari tanaman donor, kondisi pertumbuhan tanaman donor, tahap perkembangan mikrospora, praperlakuan, dan medium kultur (Suaib et al ., 2014).
Genotifdaritanaman
donor
dapatmempengaruhikegagalanmaupunkesuksesandarikultur tidaksemua
species
haploid
tanamandapatdilakukankultur
tersebut, haploid.
Kondisipertumbuhantanaman donor meliputiumurdanfisiologisbatangharussehat, jikatanaman haploid.
donor Kultur
tidaksehatmakadapatmenyebabkankegagalanpadakultur haploid
memilikitingkatkeberhasilan
yang
tingginamunjugarentanterhadapkegagalanapabilatidaksesuai. Tahapperkembanganmikrosporaperlumemperhatikandariukuran, warnadanbentukbungasehingga di kemudianharidapatmengambileksplan yang tepat.
Praperlakuan
yang
diaplikasikanpadasetiaptanamanberbeda,
misalkansajapadatembakauberbedadengantanamanserealia.
Medium
kulturperlumemperhatikandarikebutuhannutrisitanaman yang dikultur, media yang umumdigunakanadalah
media
terkadangbisaditambahkandengan
MS media
dan cair.
dapatmempengaruhipertumbuhankultur
media
Faktor
haploid
adalah
penyinarandanfitohormon. Fitohormonmerupakansalahsatufaktor pentingdalampertumbuhansuatutanaman.
yang
proses
kultur
terlalutinggidanterlalu
dapatmenyebabkantanamanmengalamimutasi
yang lama
yang paling
Sedangkan,
penyinarandapatmenyebabkankegagalandalam Intensitaspenyinaran
lain
N6,
lama haploid. lama gen
sehinggaakanmenyebabkankegagalan (Kristantiet al ., 2013).
2.1.3. Kelemahan dan Kelebihan
Tanaman haploid adalah tanaman yang mempunyai jumlah kromosom sama dengan gametofitik dalam sporofitik. Frekuensi terjadinya haploid spontan dialam masih sangat rendah, yakni sekitar 0,001-0,01%. Produksi haploid yang spontan
6
biasanya terjadi melalui proses partenokarpi dari telur yang tidak dibuahi atau apomiksis.Dalam percobaan-percobaan terdahulu, haploid diperoleh melalui:
1. Hibridisasi jenis tanaman yang berada (distant hybridization). 2. Polinasi tertunda (delayed pollination). 3. Penggunaan polen yang sudah di-radiasi. 4. Perlakuan hormon. 5. Shock dengan temperatur tinggi. Revolusi dalam produksi tanaman haploid terjadi pada tahun 1064-1966, semenjak dihasilkannya tanaman haploid dari Datura innoxia oleh Guha dan Maheswari.
Tanaman
dihasilkan
melalui
kultur
anther
dengan
proses
androgenesis. Haploid pada tanaman dapat digolongkan menjadi 2 golongan yaitu: 1. Monoploid : jumlah khromosom setengah dari kromosom spesies yang diploid. 2. Polihaploid: jumlah kromosom setengah dari kromosom spesie s yang poliploid.
Kegunaan haploid dalam pemuliaan tanaman:
1. Tanaman haploid dapat digunakan untuk mandeteksi mutasi dan rekombian yang unik.Mutasi yang resesif tidak muncul dalam keadaan diploid. Contohnya pollen dari hibrida antara MC-160 dan Coker-139 yang ditumbuhkan dihasilkan lini-lini tanaman baru yang menunjukkan resistensi terhadap penyakit layu bakteri dan Black Shank yang lebih tinggi. Lini baru ini tidak kehilangan sifat unggul MC-1610. 2. Penggandaan jumlah kromosom akan diperoleh tanaman homozigot.Tanaman homozigot sangat penting untuk menghasilkan hibrida terkendali, seperti tanaman Asparagus. Tanaman Asparagus officinale merupakan tanaman dioeceous yang menghasilkan bungan betinan dan bunga jantan pada tanaman yang berlainan. Tnaman jantan lebih disukai konsumen karena produksi eebungnya lebih tinggi dan kualitasnya lebih baik. Usaha penyilangan ditujukan untuk menghasilkan biji yang menjadi tanaman jantan (XY). Hibrida XY diperoleh dengan menyilangkan tanaman jantan XY dengan betina XX dengan hasil XY: 50%. Melalui kultur
7
anther, diperoleh tanaman XY, yang disebut super male. Penyilangan super male YY dengan betina XX, akan menghasilkan progeni yang 100%.
Keuntungan :
1. Homosigositas dicapai dalam waktu yang lebih singkat. Menguntungkan bagi tanaman. - breeder karena mempersingkat waktu untuk mendapat varietas baru - Pola segregasi gen lebih mudah diamati - Menghasilkan homosigot untuk tanaman yg selfinkompatibel - Memperpendek generasi selfing untuk mencapaiHomosigot 2. Memperpendek pencapaian tingkat homosigotpada tanaman dengan fase juvenil yang panjang. 3. Menghasilkan hibrid F1 yang murni / homogen 4. Untuk studi tanaman poliploid pada level ploidiyang lebih rendah 5. Tanaman haploid akan menguntungkan bagimutation breeder yang ingin menghasilkanrecessive mutation ( A menjadi a ) 6. Menghasilkantanamanjantan. Misalpada Asparagus officinalis, tanamanbetina XX, tanamanjantan XY. Jika haploid dihasilkandari anther tanamanjantandengan gen Y kemudiandigandakanmakamenghasilkan YY (super male plants). 7. Aplikasikolkisinsecara in vitro lebihmudahdanmenghasilkan direct homosigot. 8. Haploid protoplast lebihmudahdigunakanuntuk somatic hybridization daripada diploid protoplasts
Kekurangan :
1. Kadang tidak terjadi pertumbuhan danperkembangan embrio 2. Kadang muncul diploid dan tetraploid 3. Munculnya diploid dapat dikurangi dengankultur polen tapi teknik sulit dilakukan. 4. Pengambilan fase perkembangan antherharus pada fase mikrospora haploid 5. Adanya peluang muncul albino
8
6. Secara ekonomis tidak menguntungkankarena teknik sulit dan keberhasilan rendah. 7. Jika haploid tercampur dengan diploid ataupoliploid maka haploid akan kalah bersaing. 8. Pembentukan kalus yang tidak diinginkan 9. Seleksi haploid kadang lama. Tapi sekarangada marker DNA 10. Penggandaan haploid kadang memunculkanhomosigot yang tidak diinginkan.
2.2. Ide dan Gagasan Baru
Asal dari embriyoid pada mikrospora embryogenesis telah dapat diuraikan pada berbagai varietas tanaman dengan menggunakan mikroskop electron dan cahaya. Tiga jalur utama ontogenik dari mirkospora embryogenesis. Pinus merkusii dan Pinus tusam merupakan tanaman pinus memiliki OPT yang sangat berpengaruh terhadap penurunan kualitas produksinya untuk itu perkembangan secara kultur haploid dilakukan. Tujuan dan hasil yang diperkirakan, peningkatan sesuai dengan kualitas resistensi indukannya. Variasisomaclonal
haploid
dalamkulturjaringanmegagametofittanamanpinusuntukperbandingankeseluruhan gen
sekuensi.
Bahanpenelitian
yang
digunakanyaitujaringanmegagametofitdariduavarietasunggulantanamanpinusuntu kmengembangkanjaringan
haploid
denganrepetisisebanyaklima
kali.
Indukandipilihdengankelassesuaidenganresistensiataukerentananterhadapcabuklili ndan
karat
tumor
yang
cenderungmenyerangtanamanpinuspadafasepertumbuhandanpenuaanuntukmengh asilkankultur
haploid
Penelitiandilakukanmelaluitahapansebagaiberikut : Pengkoleksianjaringan
megagametofit.
9
Koenositikataubebasnuklir Pembentukansel Penambahannutrisi Pembelahanpoliembrionik Inisiasidariembriokotiledon Induksikaluszatmegagametofitdaritanamanpinus. Alatgeneratifbetinadidesinfeksidalamlarutannaturiumhipoklorit setelahitudicucidengan
air
sulingtiga
kali
5%,
selama
20
menit.
Zatovulidiekstraksidariselnyadankemudiandidesinfeksiulangdalamhidrogenperoks ida
10%
selama
5
menitdandicucidengan
air
Kondisisterildijagahinggabahankulturberadadalam
sulingsteril.
laminar
flow
secaralongtudinaldibelahmenjadiduabagian, danembriodipisahkandarimegagametofitnyasertadiangkatmenggunakanpisaubedah . Bagiandarimegagametofittanpaembrioditempatkanpada media tumbuh agar, 8 – 10 buahpadasetiap plate nya. 20 – 40 ekplandigunakanuntuksetiappohonnya. Budidayadilakukanpadatiga
media
yaitu
media
murashingedanskoogmengandunggaramanorganik, medium murashingedanskoog yang
dimodifikasidan
media
denganmasingmasingmediuditambahkankaseinhidrolisatdan
Al, 6-BAP
sebagai
regulator pertumbuhantanaman. Proses autoklafdilakukanpadasuhu 121 oC selama 20 menitdankemudiandilengkapidengan L-glutamin 500 mg/L danasamaskorbat 400
mg/L,
budidayamegagametofitdilakukanpadainkubatortermostatdalamgelappadasuhu 25oC. subkulturpertamakalusdilakukansetelah 1 bulan, dankemudiansetiap 3 minggumenggunakanmasingmasing Untukanalisisisitologidigunakansafranin preparatdiwarnaidenganhematoxylinasetil
2
media
kulturutamanya.
mg/L,
untukanalisissitogenetika,
1
g
per
100
mL.Persiapandanstrukturseldivisualisasikandandiukudenganmenggunakanmikros kopelektron.
Analisisstatistikdilakukanmengikutiprosedur
ANNOVA
10
dandibantudenganMs Perubahanmorfologisdicatatdandidokumentasikandengankamera digital.
Excel.
11
BAB III
PENUTUP
4.1. Simpulan
Teknik kultur haploid dapat dilakukan dalam tiga cara yaitu melalui anther, pollen dan ovul. Ketiga cara tersebut memiliki kelebihan dan kekurangan masingmasing. Teknik yang sering dilakukan adalah pada kultur anther yaitu bagian kepala sari. Teknik dari induksi juga terdapat berbagai macam cara.
4.2. Saran
Saran yang dapat diberikan adalah perlu dilakukannya praktikum langsung untuk dapat mengetahui secara jelas dari visual mulai dari metode hingga hasil yang diperoleh.
12
DAFTAR PUSTAKA
Bakhtiar, B. S. Purwoko, Trikoesoemaningtyas, M. A. Chozin, I. Dewi, M. Amir. 2007. PenapisanGalur Haploid GandaPadiGogoHasilKulturAnterauntukToleransiterhadapCekamanAluminium. BuletinAgronomi, 35 (1) : 8-14. Kristanti I., N. A. Habibah, dan L. Herlina. 2013. OptimasiKonsentrasi 2,4D, Ba, dan Lama PenyinaranuntukMemacuRegenerasi Tunas dariKalusKedelai. JurnalBiosantifika, 5 (1) : 50-57. Ningsih, I. Y. (2014). PengaruhElisitorBiotik Dan AbiotikPadaProduksi Flavonoid MelaluiKulturJaringanTanaman. Pharmacy, 11(2) : 1 – 16. Setiawan, A. (2015). PerakitanVarietasUnggulAnggrek Tanah (SpathoglottisBintangSegunung) Double Haploid DenganKulturOvarium. Program KreativitasMahasiswa-Penelitian. Suaib, M. J. Arma, danMuhidin. 2014. SesuaiBagiKulturMikrosporapadaTanamanJarakPagar JurnalAgroteknos, 4 (1) : 1-9.
MorfologiBunga yang ( JatrophacurcasL.).
Winarto B., dan F. Rachmawati. 2007. TeknikKultur padaPemuliaanAnthurium. JurnalHortikultura, 17 (2) : 127-137.
Anther
