ORGANISASI GENOM PENDAHULUAN Pengertian Genom Genom adalah gugus atau himpunan gen lengkap dari suatu organisme yang mengendalikan keseluruhan metabolisme sehingga organisme tersebut dapat hidup dengan sempurna. Genom terdiri dari satu set lengkap kromosom yang diturunkan dari tetuanya. Banyaknya gen yang terdapat dalam suatu genom berbeda antar organisme. Semakin rumit suatu organisme semakin banyak gen gen yang dikandung di dalam genomnya. !stilah genom dipakai untuk menun"ukkan menun"ukkan keseluruhan kode genetik pada kromosom yang ada pada suatu organi sme. Baru pada tahun #$%% diketah ui materi materi dari kode genetik itu adalah DNA yang ada pada setiap organisme. Sekarang ini istilah genom telah dikenal luas mas yarakat. &idak semua rangkaian DNA itu mengkode suatu gen kebanyakan "ustru bagian yang tak ber'ungsi apaapa atau yang biasa d ikenal dengan DNA sampah ( "unk DNA ). Genom eukariot lebih komplek dibandingkan dengan genom prokariot. Selain itu genom tana man diketahui memiliki kompleksitas lebih tinggi dibanding dengan genom genom eukariot eukariot lainnya. Gen*gen tersebut mengandung mengandung in'o rmasi untuk semua protein yang diperlukan dalam kehidupan suatu organisme. Protein*protein ini ber'u ngsi antara lain memberi bentuk organisme membantu tubuh memproses makanan menentukan bagaimana organisme berti ngkah laku a taupun beradaptasi terhadap terhadap lingkungan hidupnya. DNA terdiri dari empat struktur kimia yang hampir sama susunannya dinama kan nukleotida yaitu Adenin (A) (A) &imin (&) Sitosin (+) dan Guanin (G). Empat basa ini diulang* ulang ribuan samp ai "utaan kali "umlahnya dalam genom genom mulai dari organisme sederhana bersel tunggal seperti bakteri bakteri sampai yang kompleks dengan sel ba nyak seperti tanaman tanaman he,an dan manusia. Sebagai perbandingan genom Es-heri-ia -oli sang bakteri dalam usus perut kita berukuran % "uta basa Arabidopsis ber"umlah #/ "uta basa tanaman padi ber"umlah %0 "uta basa sedangkan manusia memiliki genom sebesar tiga miliar basa. Urutan (sekuen) DNA yang tersusun dari empat nukleotida ini sangatlah penting karena sekuen ini me landasi perbedaan da ri setiap makhluk hidup. Bahkan menentukan spesies suatu organisme. Dalam sel tumbuhan terdapat terdapat tiga "e ni s genom yaitu genom inti sel genom kloroplas kloroplas dan genom mitokondria. mitokondria. Ukuran genom yang tersimpan dalam inti sel akan lebih besar daripada inti sel itu sendi ri. Ukuran inti sel tumbuhan berkisar 0*#/ m dengan kandungan DNA sekitar #/ ## pasang basa. 1rgan mitokondria dan kloroplas "uga mengandung bahan gentik ya ng penting tetapi biasanya dalam "umlah gen yang yang sangat ke-il dan bersi'at pe,arisan maternal. !n'ormasi dalam DNA harus terorganisasi dengan -ara te rtentu supaya supaya dapat disimpan dalam organel dan tetap bisa diman'aatkan sebagai sumber in'ormasi. 12GAN!SAS! GEN13 !N&! &ANA3AN Genom !nti
1rganisme eukariot tingkat tinggi tumbuh tumbuh dan berkembang memiliki "aringan* "aringan khusus yang terspesialisasi masing*masing "aringan memiliki 'ungsi yang berbeda. 4arena DNA euka riot harus mengkode semua semua protein terspesialisasi yang terdapat dan diperlukan oleh "ari n gan*"aringan yang berbeda maka mudah dipahami bila organisme e ukariot memiliki "umlah DNA yang lebih besar dari organisme prokariot. 5umlah DNA pada satu sel tanaman atau he,an berada dalam bentuk kromosom kromosom dapat men-apai #// sampai #//// kali lebih lebih besar dari bakteri. Namun demikian "umlah DNA yang yang besar tidak begitu sa"a berkorelasi dengan kompleksitas yang lebih tingg i dari orga nisme tersebut. &elah diketahui bah,a genom tanaman atau manusia harus mengkode mengkode "auh lebih banyak protein dibandin gkan sel bakteri meski 'enomena ukuran genomnya ribuan kali lebih besar. Hal ini ter"adi karena di dalam genom eukariot te rdapat banyak DNA yang tidak mengkode protein. Gen*gen yang akti ' berekspresi menghasilkan protein berupa sekuen DNA kopi tun tun ggal. Pada eukariot proporsi DNA kopi tunggal yang 'ungsional relati' lebih ke-il dibandingkan genom se-ara keseluruhan. 1rganisasi Genom !nti Berbeda dengan bakteri DNA tanaman biasanya tidak berada dalam keadaan bebas d i dalam sitoplasma. Pada keadaan sel tidak membelah kromosom tersebar di dalam nukleus berupa massa kompleks benang DNA DNA deng an protein protein yang disebut kromatin. kromatin. 5umlah DNA yang sangat banyak di dalam sel eukariot berimplikasi kepada masalah pengemasa n ke dalam bentuk yang lebih kompak. kompak. Pada kedelai diploid kandungan DNAnya sekitar % 6 #/$ pasang basa yang berarti pan"angnya hampir # meter. DNA sebanyak itu harus dikemas dikemas di dalam inti sel yang berdiameter tidak lebih dari #/ um. 4romatin mempunyai butir*buti butir*buti r ke- il dan komponen dari struktur ini adalah unit*unit kromatin berbentu k bundar yang disebut nukleosom nukleosom (tubuh). Pengkompak an DNA dimulai dengan satu nukleosom mengandung #%7 pasang basa melingkari histon oktamer (masing*ma sing 8 H8A 8 H8B H8B 8 H0 d an 8 H%) sehingga sehingga men-apai ketebalan ## nm. nm. Nukleo som dapat diamati pada 'ase sub*'ase leptoten dan paki ten. Di antara nukleosom satu dengan yang lain terdapat DNA penghubung (linker DNA) yang ukurannya ber9ar iasi dari 8/ sampai #// pasang basa basa sehingga men-apai ketebalan 0/ nm. Histon H# berasosiasi pada DNA penghubung. penghubung. Pengkompakan Pengkompakan DNA ke dalam st r uktur kromatin melindungi degradasi DNA oleh en:im nuklease. DNA yang melilit molekul histon oktamer terlindungi dari en:im*en :im yang dapa t mendegradasi DNA. Gabungan diatas memendek membentuk pola gelombang dengan lebar antara pun-ak dan lembah gelo mbang sebesar 0// nm. Pembent ukan nukleosom memperpendek pan"ang untaian men"adi seperlimanya dinamakan de ngan solenoid. s olenoid. Struktur ini kemudian menggulung lagi sampai membentuk kromosom. kromosom. Pada sel eukariot biasanya ha nya *#/; sa"a dari total DNA yang terekspresi. Banyak gen*gen yang hanya di transkripsi pada ,aktu tertentu dan pada "aringan tertentu dan bahkan pada pada kondis i lingkungan tertentu. Struktur 4romosom Bagian kromosom terdiri dari telo mer yang terletak di bagian u"ung kromosom dan terdiri dari dari sekuens sekuens DNA yang dibutuhkan untuk stabilitas u"ung u"ung
kromosom sentromer yang merupakan bagian kromosom yang beras osiasi dengan benang gelendong ketika pembelahan mitosis ataupun meiosis. Selain itu terdapa t "uga bagii an kromosom yang -enderung padat pilinannya dan "elas tampak pada inter'ase umumnya berada di sekitar sentromer d an telomer. Bagian ini dinamakan heterokromatin. Sedangkan bagian kromosom yang memiliki kepadatan normal dan me ngalami siklus kondensasi -enderung kurang memilin pada inter'ase dinamakan eukromatin. Gen*gen akti' umumnya berada pada bagian ini. 4romosom organisme terdiri dari dua bentuk yaitu linear dan sirkular. Semua kromosom inti eukariot mempunyai bentuk linear sedangkan mitokondria mempunyai bentuk sirkular. Hampir semua spesies bakteri mempunyai kromosom berbentuk sirkular baik DNA kromosom maupun DNA plasmid. DNA mitokondria dan DNA bakteri mempunyai ukur an relati' ke-il bila dibandin gkan dengan DNA kromosom inti eukariot.
#.
2egulator. 3erupakan bagian dari gen ya ng berperan dalam pola akti9asi suatu gen (pada rangkaian 'isiologis apa kondisi apa 'ase perke mbangan apa atau pada organ apa). 2e gulator terdapat pada a,al sebuah gen mendahului promotor. 2egulator terdiri dari tiga elemen responsi' yaitu HSE (Heat Sho-k response Element) G2E ( Glu-o-orti-oid 2esponse Element ) dan S2E ( Serum 2esponse Element).
8.
Promotor. 3erupakan bagian dari gen yang berperan dalam penentuan utas yang akan dikode untuk dit raskripsikan dan kapan titik a,al transkripsi akan dilakukan. Letak promotor berada sebelum titik a,al transkripsi sehingga "arak dari titik inisiasi dinotasikan de ngan tanda ?*? atau disebut arah do,nstream. Promotor yang paling umum terdapat da lam gen tanaman adalah &A&A bo6. Selain &A&A bo6 (&A&AAA #/ bp) "enis promotor lainnya adalah +AA& bo6 (GG++AA&+& 88 bp) G+ bo6 ( GGG+GG 8/bp) 1-tamer (A&&&G+A& 8/ bp) kB (GGGA+&&&++ #/ bp) dan A&@ (G&GA+G& 8/ bp).
0.
&rans-ribed 2egion. 3erupakan bagian gen ya ng akan ditranskripsikan men"adi 2NA. Bagian ini dimulai dari titik a,al transkripsi (start s ite) hingga titik akhir transkripsi ( termination site ). Notasi mulai start site adalah ? atau uptream. Dalam bagian i ni terdapat bagian ya ng akan diba,a keluar dari inti sel yang disebut e6on dan bagian yang akan tetap ditinggalkan di dalam i nti sel yang disebut intron. Pada bagian e6on m2NA terdapat bagian yang akan diter"emahkan men"adi rantai asam amino ( 1pen 2eading @rameC12@ ) dan bagian yang tidak diter"emahkan (Un*translated 2egionCU&2).
%.
&erminator. 3erupakan bagian sekuens DNA dari suatu gen yang memberi tanda kepada en:im penyus un 2NA (2NApolymerase) untuk menghentikan proses peman"angan rantai 2NA. 4ompleksitas Genom !nti Sekuen DNA Berulang ( &endemly 2epeated DNA ) merupakan -iri dari eukariot. Pada prokariot hampir keseluruhan genom merupakan sekuen yang khas. Sekuen berulang ( repetiti9e seuens DNA ) ditandai oleh banyaknya pasangan nukleotida tiap ruas "enis runtunan basa pada setiap ruas banyaknya ruas rangkap tiap "enis runtunan. Berdasarkan 'rekuensi pemun-ulannya sekuen berulang dibagi men"adi
#)
sekuen berulang tinggi atau 'raksi -epat ( highly repetiti9e ) yaitu berulang sampai #/7 tiap genomnya. Sekuen ini terdiri dari rangkaian yang sederhana dan -enderung berhubung an dengan kromatin sert a terkonsentrasi pada bagian dekat entromer.
8)
Sekuen berulang menengah ( moderately repetiti9e )yang disusun oleh sekuen yang berulang antara #/ 8 sampai #/ dengan pan"ang sekuen pengulangan %//* // pasang basa di mana se ba gian besar tersebar di antara sekuen*sekuen yang khas. 5umlah sekuen berulang pada spesies tertentu dapat men-apai lebih dari $/; dari total DNA. Umumnya DNA dengan sekuen berulang tinggi terletak pada bagian heterokromatin. Hampir keseluruhan prote in ke-uali histon dibentuk di ba,ah kendali sekuen yang khas. Histon dibentuk ol eh sekuen berulang. Sebagian sekuen berulang menengah ditanskripsikan ke dalam r2NA dan t2NA. 2NA yang mengendalikan
pembentukan protein (m2N A) dibentuk oleh sekuen yang khas. Sebagian dari sekuen berulang tinggi tidak diekspresikan atau tidak ber'ungsi dalam transkripsi. Sampai saat ini masih banyak hal yang belu m ter"a,ab tentang 'ungsi sekuen berulang tetapi keberadaannya telah terbukti dan dapat diterima. DNA kopi berulang dipela"ari dari an alisa kinetik hibridisasi. DNA rantai ganda dapat didenatur men"adi DNA rantai tunggal den gan menaikkan temperatur. Bila temperatur diturunkan rantai tunggal berasosiasi kembali membentuk rant ai ganda. Sekuen DNA ya ng mempunyai kopi banyak (berulang) akan berasosiasi se-ara -epat sedangka n yang mempunyai kopi sedi kit atau kopi tunggal akan memerlukan ,aktu lebih la ma untuk menemukan dan berasosiasi kenbali denga rantai pasangannya. 3enu rut 2ussell (#$F7) terdapat sebagian DNA kopi berulang yang 'ungsional dalam menghasilkan protein. Ukuran genom sesama eu kariot akan ber9ariasi sangat besar. Pada tanaman ukuran genom sangat ber9ar iasi dan DNA sekuen kopi berulang diketahui men yumbang se-ara substansial te rhadap ukuran genom tersebut serta bertanggung"a,ab terhadap 9ariasi ukur an genom yang ada (+a9a lier*Smith #$F). &anaman dengan ukuran genom yang relati' besar -enderung mempunyai proporsi DNA sekuen kopi berulang yang besar. 1rganisasi DNA sekuen kopi berulang dalam suatu genom tersusun se-ara berurutan dan berkelompok di daerah*daerah tert entu pa da kromosom. DNA sekuen ko pi berulang biasanya terdapat pada bagian heterokromatin sepe rti telomer atau di sekitar se ntromer. Ukuran DNA kopi berulang ber9ariasi dari yang berukuran ratusan sampai ribuan basa per kopinya (As,idinnoor et al # $$#). DNA kopi berulang yang memiliki sekuen moti' hanya beberapa basa sa"a disebut dengan sekuen DNA berulang sederhana ( simple seuen-e repeat * SS2). SS2 hanya memiliki sekuen moti' dari 8 0 dan % basa sa"a. Pada padi misalnya moti'*moti' S S2 yang ditemukan anta ra lain (GA)n (G&)n (&&G)n (+GG)n (&G&)n (+AG)n (&GG)n (GA&A)n (A&+)n (+&&&)n dan (+A&G)n (3- +out-h et al #$$). Satelit Bagian DNA yang memiliki 'rekuensi pengulangan sekuen sangat tinggi dengan pan"ang pengulang an sekita r satu sampai beberapa ribu pasang basa. &ipe sekuen dari satelit banyak ter"adi mengelompok di sekitar bagian heter okromatin (sampai #// "uta pasang basa) dekat bagian sentromer dan telomer serta banyak "uga ditemukan pada kromosom ("antan). 3inisatelit @rekuensi pengulangan sekuen sedang dengan ukuran pengulangan moderat ($ sampai #// bp teta pi biasanya sekitar # bp) umumnya dengan pan"ang sekuen rata*rata /. kb sampai 0/ kb. 3inisatelit banyak ditemu kan pada bagian eukromatin dari genom tanaman dan memiliki ukuran yang sangat ber9ariasi. 3ikrosatelit @rekuensi pengulan gan sekuen genom sedang. 3ikrosatelit merupakan bagian DNA yang mengandung sekuen pengulangan 8*7 bp. Ukuran ini ditemukan pada genom 9ertebrata se rangga dan tanaman. 5umlah kopi akan ber9ariasi dari setiap spesies biasa nya ber"umlah #/ sampai #/ / kopi sekuen. 3ikrosatelit dapat "uga disebut sebagai Simple Seuen-e 2epeat (SS2) Short&andem 2epeat (S&2) Simple Se uen-e 3oti' (SS3) atau
sepan"ang genom inti serta terdapat "uga di genom kloroplas dan genom mitokondria. Sekuen 4has ( Dispersed DNA ) ditemuk an tersebar di sepan"ang genom inti memiliki sekuen yang unik di mana dari sekian banyak pasang basa yang terdapat di dalamny a hanya ditemukan sekali atau beberapa kali sa"a unit berulang (lo, -opy number). Pada genom eukariot "uga ditemukan banya k kopi dari pseudogen yang mempunyai sekuen DNA yang hampir sama dengan gen 'ungsional namun pseudogen tidak ditranskripsikan karena beberapa elemen yang diperlukan untuk transkripsi telah hilang. Gen &ransposon Gen transposon (elemen lon-at) merupakan elemen DNA yang bisa berpindah tempat ( mobile geneti- el ement ) dan mengalami transposisi di mana suatu potongan DNA yang tersisip dala m sebuah replikon yang lebih besar dan dapat b erpindah tempat dari satu situs ke situs lain baik dalam satu replikon yang sama atau antar replikon yang berbeda. Elemen lon -at merupakan bagian umum dari kromosom plasmid gemon 'age da n sebagainya yang banyak terdapat dalam prokariot dan eukariot termasuk khamir proto:oa Drosophila dan tanaman. 4eberadaan elemen lon-at pertama kali dikemukakan oleh Barbara 3-+linto- k pada #$/ yang melakukan pengamatan pada "agung dan menemukan adanya kelainan segregasi pada beberapa si'at yang dihubungkan dengan perubahan kromosom nomor$. Selain itu "uga ditemukan 'enomena elemen lon-at pada bakteri. Proses perpindahan eleme n lon-at disebut transposisi. &ransposisi dikendalikan oleh en:im transpos ase yang dihasilkan oleh gen trp yang terdapat da lam elemen lon-at itu. &ransposase memiliki kekhasan yaitu hanya ber'ungsi pada dirinya dan tidak dapat mentrans posisikan elem en lon-at lainnya. Berdasarkan strukturnya elemen lon -at terbagi men"adi sekuen sisipan ( insertion seuen-e) dan transposon. Sekuen sisipan merupakan elemen l on-at yang berukuran ke-il (//*8/// bp). Dalam sekuen ini hanya terkandung gen trp dan tidak terdapat gen lain. Pada bagian kiri dan kanan sekuen sisi pan terdapat sekuen ulang balik ( in9erted seuen-e). Sekuen ulang balik akan dikenali oleh en:im transposase dalam proses transposisi. 4eberadaan sekuen sisipan dalam satu gen dapat dik etahui dari perubahan yang ditimbulkan pada ekspresi gen tempat sekuen tersebut disisipkan atau dikeluarkan. &ersisipnya maupu n h ilangnya suatu sekuen sisipan dapat menyebabkan ter"adinya mutasi pada suat u gen. Pada mekanisme gen berulang akan ter"ad i insertion mutagenesis yaitu transposisi transposon yang menyisip ke antara suatu gen menyebabkan perubahan (mutasi) pada g en tersebut sehingga tidak dapat ber'ungsi seperti semula. &ransposon merupakan elemen lon-at yang mem iliki ukuran lebih besar dari sekuen sisipan deng an pan"ang men-apai ribuan atau puluhan ribu pasang basa. Pada transposon ' ragmen DNA pemb a,a gen beserta kedua sekuen sisipan yang mendampinginya men"adi satu kesatuan dan bersama*sama akan lepas dari tempat asalnya ke tempat yang lain. 3ekanisme &ransposisi Elemen lon-at dapat berpindah ke berbagai tempat yang mempuny ai sekuen pengenal atau sasaran yang sesuai dengan elemen tersebut. Sekuen sasaran mempunyai urutan basa tertentu ya ng khas u ntuk setiap elemen lon-at.
Berdasarkan "enis sekuen sasarannya maka elemen lon-at terbagi men"adi elemen dengan satu sasaran ( hanya satu "enis sekuen sasaran) dan elemen dengan banyak sasaran (lebih dari satu "enis sekuen sasa ran). Sekuen sasaran da p at terletak pada berbagai tempat seperti di tengah gen dala m promotor atau di luar gen. Sebagian besar proses transposisi m elibatkan proses re'likasi. &ransposase akan berperan membentuk ni-k pada u"ung*u"ung elemen lon -at dan "uga sekuen pengenal sasaran kemudian bagian u"ung utasan elemen lon-at akan bergabung dengan u"ung sasaran. Hasil penggabungan ini akan membentu k molekul DNA yang lebih besar karena merupakan gabungan donor dan sasaran. 3olekul DNA ini akan beker"a melengkapi utas tung gal men"adi utas ganda dan terbentuk molekul DNA gabungan (kointegrat) yang mengandung dua elemen lon-at dan sekuen sasaran. 12GAN!SAS! GEN13 S!&1PLAS3A &ANA3AN Genom 4loroplas Pada tanaman selain terdapat di inti sel DNA "uga terdapat dalam kloroplas. Genom kloroplas ini adalah unik untuk organisme eukariot tanaman. 4loroplas berasal dari prot oplastid ke-il (plastid ya ng belum de,asa ke-il dan hampir tak ber,arna deng an sedikit atau tanpa membran dalam). Protoplastid membelah pada saat embrio berkem bang dan berkembang men"adi kloroplas ke tika daun dan batang terbentuk. &iap kl oroplas dikelilingi oleh sistem atau selimut membran ganda yang mengatur lalu lintas mo lekul keluar masuk kloroplas. Pada bagian tert entu kloroplas terdapat tumpukan tilakoid yang disebut grana. 4loroplas memilik i genomnya sendiri yang disebut plastome tetapi "uga tetap memerlukan in'ormasi genetik tambahan dari genom inti sel. Se-ar a kon9ensional gen*gen yang ada pada genom inti di,ariskan dari generasi ke generasi mengikuti pola pe nurunan 3endel sedangka n si'at*si'at yang dikendalikan oleh gen yang ada pada ge nom kloroplas ("uga genom mitokondria) di,ariskan dengan pola pe,ari san -ytoplasmi- atau uniparental atau pola pe,arisan maternal. Gen*gen pada genom ini di,ariskan melalui tetua betina. 4lor oplas mengandung peralatan bioki mia lengkap yang diperlukan dalam re'likasi dan ekspresi dari plastom termasuk DNA dan 2NA po limerase ribosom t2NA dan r2NA sintase. Namun ukuran plastom tidak -ukup besar untuk mengkode semua protein yang diketahui a da pada kloroplas. Hal ini membuktikan bah,a organel masih tetap tergantung da ri genom inti untuk bisa men"alankan 'ungsinya. 4edua genom (genom inti dan plas tom) bisa mengkode protein yang berbeda men"adi subunit dari satu en:im yang sama. Sebag ai -ontoh adalah en:im 2ubis-o (ribulose #*biphosphate -ar bo6ylase*o6ygenase) yang ber'ungsi dalam 'iksasi karbon dan meng kontribusi sampai /; dari total protein dapat larut yang ada di daun. Subunit terke-ilnya dikode oleh gen yang ada di genom inti sedangkan subunit besarnya dikode oleh gen yang ada di plastom. Di kloroplas terdapat DNA 2NA ribosom dan berbagai en:im. Semua molekul ini sebagian besar terdapat di stroma tempat berlangsungnya transkripsi dan tran slasi. Struktur dan 2eplikasi Genom 4loroplas Seperti diketahui DNA tersusun atas utas ganda berpilin dan terdiri dari struktur protein DNA klor oplas lebih besar dari pada DNA mitokondria he,an dengan
ukuran antara F/ kb hingga 7// kb. Barisan DNA dari genom kloroplas dari setiap indi9idu sudah terdeteksi. Sebagai -ontoh genom &embakau adalah #F%% bp dan genom P adi adalah #0%8 bp . Pada indi9idu uniseluler seperti alga hi"au +hlomydomonos satu kloroplas dalam sel terdiri antara / sampai #// molekul DNA kloroplas. Semua genom kl oroplas terdiri dari banyak barisan DNA yang tidak bertenda. 4loroplas DNA dapat diperoleh dari suatu "enis tanaman hi"au dari alga sampai tumbuhan angiospermae perbedaa nnya sangat ke-il dari mtDNA ke-uali dari bentuknya. Biasanya berbentuk bundar atau lingkaran dengan pan"ang sekitar 0 m * %% m ukuran dari berat molekul kira* kira # 6 #/ dalton. Ekstrak atau sari dari DNA kloroplas dari selada ka-ang polong gandum Euglena dan +hlamidomonas menun"ukkan kesamaan ukuran dalam bentuk lingkaran tetapi unt uk alga laut A-etabularia mediterranea dihasilkan pan"ang molekul di atas 8// m dan dengan berat molekul kira*kir a # 6 #/$ dalton. 3olekul lurus sudah ditemukan dalam pengu"ian seluruh spesie s tetapi itu kelihatannya merupak an hasil dari siklus peme-ahan. 1rganisasi Gen Pada DNA 4loroplas Pada tanaman tingkat tinggi DNA klor oplas berbentuk mol ekul melingkar tertutup (-lose -ir-ular DNA) berutas ganda. DNA kloroplas (genom) terdapat dalam / atau lebih lingkaran "al ur*ganda melilit dalam tiap plastid. Pada keadaan yang lebih kompleks genom kloroplas akan membentuk Super-oiled +lose +ir- ular DNA. Genom kloroplas memiliki ukuran paling ke-il di antara DNA tanaman. Berbagai gen plastid menyandi se mua molekul 2NA*pemindah (sekitar 0/) dan molekul 2NA*ribosom (empat) yang digunakan oleh plastid untuk translasi. 4ira*kira F gen sepe rti ini menyandi protein yang terlibat dalam transkripsi translasi dan 'otosintesis te tapi sebagian besar pr otein di plast id di sandi oleh gen nukleus. Plastom tida k membentuk kompleks dengan protein histon. DNA kloroplas dapat be r"umlah beberapa kopi sehingga bersi'at poliploid. DNA plastome dire'likasi se-ara semi konser9ati'. Pembelahan kloroplas berhubungan dengan u kuran sel dan pada ,aktu ekspansi sel berlangsung -epat selama perkembangan daun "umlah kloroplas per sel bertambah seiring p erkembangan 9olume sel. Sintesa DNA kloroplas tidak se-epat proses pembelahan plastid. 5umlah kopi klor oplas DNA "uga berbeda pada masingmasing spesies yang berbeda. 5umlah kopi umumnya dapat men-apai #/*8/ per kloroplas dan satu sel bisa mengandung sa mpai %/ kloroplas. 4elebihan dari genom kloroplas adalah sangat e'isien dalam meman'aatkan DNA. Hal ini dikarenakan hampir semua DNA merupakan bagian dari gen tertentu sehingga mempunya i 'ungsi tertentu. &otal nukleotida dibandingkan dengan nukleo tida yang men" adi bagian dari gen sekitar $/; sehingga hampir tidak terdapat DNA berulang pada genom kloroplas. Genom kloro plas terdiri dari dua gen pada setiap kloroplas terdapat 2NA ribosom (#7 S 80 S % S S). Be rbeda dengan DNA mitokondri a yang hanya memiliki satu tiruan gen. Genom "uga terdiri dari gen untuk 2NA trans'er dan gen untuk yang lainnya tetapi buka n semuanya. Susunan protein untuk transkripsi dan translasi dari gen yang sudah ditandai pada kloroplas (seperti protein ribosom sub unit 2NA polimerase dan 'aktor*'ak tor translasi) atau untuk proses 'otosintesis. !ntron ditemu kan pada bebe rapa daerah pengkodean protein dan gen 2NA trans'er pada DNA kloroplas. Plastid ("uga mitokondria) mempunyai al at produksi ribosomal sendiri. Di dalam
"agung gen 2NA disalin men"ad i bagian dari suatu 8//// nukleotida pasangan membal ikkan pengulangan denga n S rDNA berbatasan sampai 80S rDNA karena itu adanya di dalam E. -oli dan dengan pemisahan keduan ya dari #7 rDNA oleh alat pengatur dasar. Dalam sel eukariot kadang*kadang perbandingannya rangkaian 8FS dan #FS rDNA yang b ersebelahan satu sama lainnya sedangkan rangkaian S rDNA ditempatkan di mana sa"a di dalam gen. Genom 3itokondria 3itokon dria merupakan organel yang " uga terdapat di dalam sitoplasma dari semua he,an aerob dan sel tana man. @ungsi utama mitokondri a adalah sebagai sumber energi di dalam sel. 3itokondria mengandung en:im untuk siklus 4reb melakukan 'os'orilasi oksidati' dan "uga terlibat dala m biosintesa asam lemak. Struktur DNA mitokondria ditemuka n dalam keadaaan rantai ganda dan meling kar tertutup ( +lose +ir-ular DNA ) linear DNA dan keadaan linear-ir-ular DNA . Pada genom ini banyak ter"adi sekuen berulang sehingga rekombinasi sel pada genom mitokondria tinggi. 1rganisasi genom mitokondria lebih kompleks daripada genom kloropl as. Dengan terdapatnya banyak sekuen DNA berulang menyebabkan peman'aatan DNA di dalam mitokondria tidak see'isien genom kloro plas. Seperti halnya DNA kloroplas genom mitokondria "uga berasosiasi dengan protein histon. 3itokondria da ri semua orga nisme mengandung gen 'ungsional atau DNA kopi tunggal yang sama "umlahnya. Pada tanaman ukuran genomnya besar di samping DNA kopi tunggal diketahui genom mitokondria mengandung pula sekuen DNA yang tidak mengkode protein. Genom mitokondria merupakan poliploid dengan "umlah sampai ratusan kopi sel. Studi mengenai genom mitokondria da pat digunakan un tuk pengembangan 9arietas* 9arietas hibrida melalui pe mbentukan mandul "antan sitoplasma (-ytoplasmatimael sterility*+3S). + 3 S merupakan peristi,a gagalnya organ bunga "antan menghasilkan serbuk sari kare na interaksi gen yang ada pada genom inti dengan gen pada sitoplasma yang berada pada mit okondria. Sterilitas di,ariskan se-ara maternal. Struktur dan 2e'likasi Genom 3itokondria Struktur genom mitokondr ia akan berbeda pada setiap spesies berkisar 8/F*8%// kb. Genom mitokondria terdiri dari gen*gen yang digunakan pada proses resprasi rantai protein protei n riboso m r2NAs dan t2NA. Genom mitokondria memiliki dua bagian umum yaitu bagian pengkodean ( -oding region) yang bertanggung"a,ab da lam produksi berbagai molekul biologi s pada respirasi selular dan bagian kontrol ( -ontrol region) yang bertanggung"a,ab pada regulasi molekul DNA mitokondria (mtDNA). mt DNA dari saudara sekandung akan -o-ok sama lain dan ditemukan dala m keadaan sin gel berbentuk melingkar dengan ukuran #8/*#7/ kb. mtDNA dapai dite mukan berkali*kali dan pada sel manusia dapat terdiri dari ratusan sampai ribuan mitokondria. Genom mitokondria terdiri dari bagian large single -opy (LS+) dan bagian small single -opy (SS+). Large in9erted repeat (L!2) biasanya 8/*0/ kb bagian genom yang tersisipi ini me rupakan bagian yang akti' melakukan rekombinan. Perbedaan ukuran genom mitoko ndria antara spesies yang berbeda sangat ber9ariasi. Sebagai -ontoh ukuran genom mitokondria pada he,an berkisar dari #*#F kb dan genom mitokondria "amur berkisar dari #F*F kb. &anaman tersusun dari
lebih banyak protein diba nding spesies*spesies tersebut. Sebagai -ontoh gen untuk ribosom subunit ! dan subunit !! dari sitokrom oksidase dan subunit A&Pase berlokasi dal am genom mitokondria tanaman.4etika DNA dari mitokondria "agung d it eliti beberapa molekul bundar dalam beberapa ukuran terdeteksi. Dari penelitian mengenai genom mitokondria diketahui bah,a mitokondria terdiri dari molekul*mol ekul yang lebih sederhana berupa lingkaran* lingkaran dengan ukur an yang berbeda*beda. 3e kanisme terbentuknya molekul* molekul ini merupa kan hasil rekombinasi intramolekuler sehingga membentuk molekul*molekul yang lebih ke-il. 4eragaman mungkin ter"adi karena "agung mempunyai #/ ulangan dimana rekombinasi intramolekuler dapat ter"adi. Promis-uous DNA Promis-uous merupakan bagian organel DNA yang ditemukan pada bagian terpisah. Pene litia n Stern dan Lonsdale ( #$F8) menghibridisasi mt2NA dengan intisari Sstll pada mtDNA "agung menemukan bah,a hibridisasi pada 'ragmen* 'ragmen tersebut tidak menga ndung gen mt2NA. 3ereka kemudian melihat klon kosmid mtDNA "agung yang dihibridisas i dengan mt2NA dan menemukan bah,a gen ini dihibridis asi dengan sebuah molekul 2NA yang berukuran -p #7S. 3ereka kemudian me metakan klon dan membandingkannya dengan peta -pDNA "agung dan menemukan bah,a peta klon hampir sama dan sebangun dengan daera h -pDNA #7S 2NA. Pemetaan ini memperlihatkan bah,a dua peta identik berakhir pada bagi an #8 kb DNA. Dapat disimpulkan bah,a - pDNA sudah ditrans'er pada genom mitokondria. Pengamatan mengenai promis-uous "uga disampaikan oleh penelitipeneliti lain. St ern dan Palmer melih at pada "agung bun-is bayam dan pea menemukan 'akta*'akta tentang homo logi -pDNACmt2NA. Pengamatan ini diperluas dengan lokasi*lokasi DNA lain dalam sel tanaman. 4emble et al (#$F0) menggambarkan bah,a sekuen DNA mitokondr ia te rletak pada inti sel pada "agung. S-ott dan &immis (#$F%) memperlihatkan bah,a seuens -pDNA ditemukan pada DNA inti.
NTROL GENETIK PROSES METABOLISME TUMBUHAN DAN REGULASI EKSPRESI GEN SERTA PERKEMBANGAN TANAMAN Di ambil dari tugas mata kuliah teman saya ! Putu udhiarta Perkembangan merupakan hasil gabungan interaksi proses genetik dengan lingkungan. Genetik merupakan sumber in'ormasi yang dimiliki oleh sel dari suatu organisme yang mengotrol akti9itas 'isiologi dan biokimia se"alan dengan arah perkembangannya. &etapi potensi genetik ini hanya akan berkembang apabila ditun"ang oleh lingkungan yang -o-ok yang memberikan 'asilitas kepada organisme dalam melaksanakan akti9itasnya. Setiap sel hidup pada tumbuhan akan memperoleh kelengkapan genetik yang diturunkan dari induknya dan merupakan sumber in'ormasi untuk melaksanakan kegiatan pertumbuhan dan perkembangan. Sumber*sumber in'ormasi ini berada dalam inti sel dan setiap sel hidup menerima kelengkapan in'ormasi genetik yang asli yang diterimanya pada saat proses pembelahan pembelahan sel ter"adi. !n'ormasi genetik yang tepat perlu diterima oleh setiap sel sehingga setiap organ pada tumbuhan dapat berkembang pada "alur yang tepat. Dalam per"alanan proses perkembangan menu"u terbentuknya suatu indi9idu tumbuhan yang utuh dan lengkap setiap in'ormasi genetik yang tidak rele9an atau tidak dibutuhkan akan ditahan atau disimpan dan tidak digunakan. Dalam peman'aatan in'ormasi genetik dalam kaitannya dengan perkembangan akan menyangkut proses pengakti'an gen selan"utnya m2NA akan ditranskripsi. m2NA yang diturunkan dari DNA pada gen ini telah terpolakan susunan asam amino yang akan membentuk protein en:im tertentu yang selan"utnya akan digunakan dalam kegiatan metabolisme dalam sel yangs sesuai dengan arah perkembangannya. Akti' dan inakti'nya gen ditentukan oleh beker"a tidaknya represor. 2epresoe ini akan menghambat ker"a gen operator sehingga gen struktural tidak dapat beker"a. Disini terlihat bah,a 'aktor genetik akan menentukan gen struktural mana yang beker"a dan protein dan en:im mana yang dibentuk. ang mampu menghilangkan hambatan represor adalah e'ektor yang dapat berupa substrat yag harus dipe-ah oleh en:im. Dapat ditarik analogikan bah,a lingkungan dapat menentukan protein apa atau gen mana yang akti' beker"a sehingga ter"adi di'erensiasi. Senya,a yang dihasilkan oleh akti9itas gen dapat pula menghambat ker"a gen karena senya,a itu dapat mengakti'kan represor sehingga memblokir ker"a gen operator. Hambatan ker"a gen dapat ter"adi kerena histon salah satu protein penyusun DNA.
Sebagai bagian dari protein struktural histon dapat menghambat akti9itas gen diseluruh kromosom atau bagian kromosom tertentu sa"a atau histon itu menghambat akti9itas gen tertentu sa"a.
Proses pengakti'an gen*gen tersebut harus ber"alan dalam urutan yang tepat artinya tahap pengakti'an akan merupakan prasyarat untuk pengakti'an berikutnya. Se-ara umum bagaimana mekanisme proses pengakti'an tersebut dilaksanakan telah diusulkan oleh ilmu,an Pran-is @. 5a-ob dan 5. 3onod seperti terlihat pada gambar yang dikenal dengan nama sistem operon berikut ini.
5a-ob dan 3onod menggambarkan mekanisme pengontrolan sintesis protein diatur oleh gen pengatur(regulator gene) gen operator(operator gene) dan gen struktur(struktural gene). 4ombinasi gen operator dengan gen struktur disebut operon. 3ekanisme ker"a operon ini dikatakan bah,a gen struktur yang memprogram m2NA untuk en:im yang lebih spesi'ik berada dalam kelompok atau sendirian masing*masing berkombinasi dengan suatu gen operator yang ber'ungsi mengatur gen struktur men"adi akti' atau dalam keadaan terbuka dan men"adi tidak akti' atau dalam keadaan tertutup. Gen pengatur yang letaknya terpisah(bukan bagian dari operon) membentuk suatu molekul pengatur (suatu protein) yang disebut repressor yang men"aga gen operator dalam keadaan tertutup sehingga operon berada dalam keadaan tidak akti'. Hadirnya atau penambahan suatu molekul yang disebut induser yang bergabung dengan atau mentidakakti'kan IrepressorJ memberi kesempatan kepada gen operator untuk berada dalam keadaan terbuka sehingga operon diakti'kan. Beberapa molekul lain
yang disebut korepresor dapat bertindak menutup gen dengan -ara mengakti'kan represor kembali sehingga operon men"adi tertutup dan men"adi tidak akti'. 3olekul*molekul induser dan korepressor dapat merupakann metyabolit sederhana yang terlibat dalam urutan reaksi atau metabolisme. &idaklah sukar untuk membayangkan bah,a beberapa akti9itas metabolisme sel berkaitan dengan pertumbuhan (misalnya sintesis dinding sel) menghasilkan molekul yang disamping sebagai senya,a antara dalam sintesis dinding sel dapat pula bertindak sebagai induser operon yang memprogram pembentukan m2NA yang akan mensintesis en:im sitoplasmik. Senya,a*senya,a ini lebih lan"ut dapat menghasilkan senya,a antara yang akan merangsang sintesis komponen* komponen struktur dan lain*lain. Pada beberapa tahap beberapa senya,a antara atau produk akti9itas metabolisme dapat pula bertindak sebagai korepresor operon sebelumnya sesuai dengan urutannya. Proses pengakti'an satu atau kelompok operon yang spesi'ik akan selalu mengarah pada satu pola perkembangan. Arah perkembangan pada satu tingkat perkembangan("u9enile) dapat sangat berbeda dengan arah perkembangan pada tingkat yang lain (de,asa) meskipun kedua*duanya dikontrol oleh operon yang sama. 4eragaman penampilan tanaman ter"adi akibat perbedaan si'at dalam tanaman (genetik) atau perbedaan keadaan lingkungan atau kedua*duanya. PKGL P > 'enoti'(si'at yang tampak) G > genetik L > lingkungan
Perbedaan susunan genetik merupakan salah satu 'akor penyebab keragaman penampilan tanaman. Bi"i yang diperoleh dari penyerbukan silang antara tanaman dari "enis yang berbeda akan mempunyai susunan genetik yang berbeda. Program genetik suatu untaian susunan genetik yang akan diekspresikan pada suatu 'ase atau keseluruhan 'ase pertumbuhan yang berbeda dapat diekspresikan pada berbagai si'at tanaman yang men-akup bentuk dan 'ungsi tanaman yang menghasilkan keragaman pertumbuhan tanaman. Pada tanaman yang menyerbuk sendiri pun susunan genetik dapat berbeda di antara bi"i yang berasal dari tanaman berbeda bahkan mungkin tanaman yang sama. 3utasi 'enomena yang menggambarkan peristi,a perubahan bahan genetik se-ara tiba*tiba dan dapat di,ariskan sudah umum dikenal. 3utasi dapat ter"adi karena kekeliruan dalam pemindahan in'ormasi genetik daei suatu generasi ke generasi berikutnya. Sekalipun replikasi DNA ter"adi melalui dua sistem koreksi yaitu oleh DNA itu sendiri dan en:im DNA polymerase. 3utasi dapat "uga ter"adi karena pengaruh 'aktor luar yang dikenal dengan istilah mutagen seperti radiasi sinar tertentu dan bahan kimia. 4erusakan DNA yang dapat menghasilkan susunan genetik yang berbeda dapat ter"adi pada bi"i selama penyimpanan. !ni berhubungan dengan terbentuknya radikal(gugus) bebas yaitu molekul yang mengandung elektron yang tidak berpasangan. Mat ini yang sangat reakti' membiak sendiri dan berada dalam berbagai produksi biologis dapat mengakibatkan gangguan metabolisme termasuk kerusakan DNA. Sebagai -ontoh radikal bebas oksigen terlibat dalam kerusakan DNA melalui pengrusakan basa dan gugusan 'os'at gula. 2eaksi biokimia yang dapat memba,a pembentukan radikal bebas men-akup proses metabolisme penting seperti trans'er elektron oksidasi substrat metabolisme lemak dan mekanisme pertahanan patologi. 4eragaman penampilan tanaman akibat perbedaan susunan genetik selalu
mungkin ter"adi sekalipun bahan tanam yang digunakan berasal dari "enis tanaman yang sama. Namun perlu diingat bah,a susunan genetik yang berbeda tidak selalu seluruhnya diekspresikan hanya hanya diekspresikan s ebagian yang mungkin mengakibatkan hanya sedikit perubahan penampilan tanaman. 1leh karena itu suatu portanyaan dapat timbul tentang besaran sumbangan 'aktor genetik terhadap total keragaman penampilan tanaman. Apabila bahan tanam yang mempunyai susunan genetik yang berbeda ditanam pada kondisi lingkungan yang sama maka keragaman tanaman yang mun-ul dapat dihubungkan dengan perbedaan susunan genetik dengan -atatan bah,a 'aktor lain dapat berpengaruh konstan. Pengaruh suatu susunan genetik terhadap keragaman tanamn dapat dita'sirkan dengan melibatkan keadaan llingkungan yang berbeda. Dalam keadaan demimkian suatu perbandingan relati' dapat dibuat antara pengaruh genetik dan lingkungan terhadap keragaman tanaman. Salah satu analisis yang umum digunakan untuk menge9aluasi sumbangan perbedaan genetik terhadap keragaman penampilan tanaman adalah heritabilitas yaitu suatu ukuran tingkat pengaruh genetik terhadap 'enotip. Dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut > h8 K <(P) <(E)C<(P) dimana <(P) adalah keragaman indi9idu dalam suatu populasi akibat perbedaan genetik dan perbedaan lingkungan dan <(E) keragaman lingkungan. Akan tetapi tanaman tingkat tinggi bukanlah suatu organisme yang ideal untuk menyelesaikan suatu siklus -ukup pan"ang. &anaman tahunan misalnya dapat membutuhkan ,aktu bertahun*tahun untuk dapat menyelesaikan siklus hidup se-ara lengkap. Akan tetapi dalam suatu per-obaan bahan tanam seperti bi"i atau atau bagian 9egetati' selalu berasal dari 9arietas yang sama ke-uali untuk tu"uan pengu"ian spesies atau 9arietas. Sehingga perbedaan genetik sebagai sumber keragaman dapat dihilangkan. Sekalipun demikian ini tidak berarti bah,a 'aktor ini dapat diabaikan begitu sa"a bahkan harus diingat setiap saat melaksanakan penelitian agar sikap hati*hati tetap dilakukan untuk menekan keragaman yang bersumber dari perbedaan genetik. DA@&A2 PUS&A4A Sasmitamihard"a Dra"at dan Arbasyah Siregar. #$$7. @isiologi &umbuhan. Bandung> !&B Salisburry @rank B. Dan +leon =. 2oss. #$$. @isiologi &umbuhan 5ilid 0. Bandung > !&B Sitompul S.3. dan Bambang Guritno. #$$. ogyakarta > UG3
MAKALAH FISIOLOGI DAN BUDIDAYA TANAMAN
BAB I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Dua dekade lagi, kira-kira pada tahun 2025, negara kita diprediksikan akan dihuni leh penduduk !ang "en#apai sekitar 2$% &uta &i'a, dengan la&u pertu"(uhan penduduk sekitar 0.)* sa"pai +.% * per tahun BP, 200$. Adan!a &u"lah penduduk !ang sangat (esar "en!e(a(kan ke(utuhan akan pangan "en&adi "eningkat, teruta"a terhadap (eras, dita"(ah dengan adan!a (eraga" per"asalahan krusial lainn!a !ang terkait erat dengan (idang pertanian, seperti diantaran!a/ prduksi (e(erapa k"ditas !ang "asih
(elu"
"en#ukupi ke(utuhanstk dala" negeri "isaln!a padi, kedelai dan &agung, adan!a penurunan prdukti1itas lahan, tinggin!a la&u kn1ersi lahan pertanian ke nn-pertanian sekitar 50 ri(u ha per tahun, angka ke"iskinan (erkisar +*3 BP, 200 dan pengangguran !ang "asih #ukup tinggi +0*3 BP, 200$, serta ter&adin!a degradasi kualitas su"(er da!a ala" aki(at dari prses pe"(angunan !ang tidak ra"ah lingkungan. Dengan (eraga"n!a per"asalahan !ang ada, (ila tanpa dii"(angi dengan upa!a-upa!a !ang strategis dan k"prehensi4
dala" "engatasin!a, "aka akan "en!e(a(kan per"asalahan "en&adi "akin
k"pleks,
!ang
salah
satun!a
dapat
(eraki(at
pada
"ele"ahn!a prgra" ketahanan pangan dan pada gilirann!a akan "e"(a'a i"plikasi pada (idang ssial, ekn"i, (ahkan plitik di tanah
air.
leh
karena
itu,
upa!a !ang serius dala" "e"(angun pertanian "en&adi hal !ang "utlak dilakukan.
6erkait dengan hal di atas dan terle(ih "engingat (ah'a Indnesia "erupakan negara !ang "e"pun!ai keanekaraga"an ha!ati !ang tinggi, salah satu strategi !ang sangat ptensial dala" rangka
"eningkatkan
prdukti1itas,
kualitas
serta
da!a
saing
k"ditas tana"an adalah "elalui pendekatan pe"uliaan tana"an. 7elalui kegiatan pe"uliaan, diharapkan dapat dihasilkan (eraga" kulti1ar unggul (aru, selain "e"iliki prdukti1itas !ang tinggi, &uga "e"iliki (e(erapa karakter lain !ang "endukung upa!a peningkatan kualitas dan da!a saing. Pe"uliaan tana"an sendiri dide4inisikan se(agai serangkaian kegiatan penelitian dan penge"(angan genetik tana"an
"di4ikasi
gen
ataupun
kr"s"
untuk
"erakit
kulti1ar1arietas unggul !ang (erguna (agi kehidupan "anusia. B.
8u"usan 7asalah
+.
Apa Pengertian 9isilgi dan Pe"uliaan 6ana"an :
2.
Bagai"ana Peran 9isilgi dala" Peningkatan Hasil Pertanian :
%.
Bagai"ana Peran Pe"uliaan 6ana"an dala" Peningkatan Hasil Pertanian :
BAB II. PE7BAHAAN A. Pengertian 9isilgi dan Pe"uliaan 6ana"an
+.
Pengertian 9isilgi 9isilgi 6u"(uhan adalah salah satu (idang (ilgi !ang "engka&i 4ungsi dan prses !ang ter&adi dala" tu(uh tu"(uhan. Bagai"ana tu"(uhan "engella hidupn!a "erupakan hal !ang sangat "enarik untuk dipela&ari. ;alaupun tu"(uhan (ersi4at auttr4, tetapi untuk dapat hidup nr"al, tu"(uhan "e"erlukan (ahan-(ahan dari lingkungann!a. Air dan (ahan terlarut dia"(il dari lingkungann!a, "asuk "elalui lintasan pengangkutan, "era"(at "elalui akar, (atang dan daun serta (agian tu(uh lainn!a hingga se(agian dari (ahan terse(ut dikeluarkann!a ke at"s4ir. Bahan rganik dan anrganik (ergerak ke (er(agai arah dala" tu(uh tu"(uhan. Untuk dapat "endukung hidupn!a, tu"(uhan "en!elenggarakan ri(uan "a#a" reaksi ki"ia !ang (erlangsung di dala" setiap sel. 8eaksi-reaksi terse(ut, selain (erlangsung dala" (entuk reaksi per"(akan &uga ter&adi
reaksi
pe"(entukan
dala"
rangka
pertu"(uhan
dan
perke"(angann!a serta kelestarian &enisn!a. 9isilgi tu"(uhan adalah suatu (idang il"u !ang "engka&i 4en"ena-4en"ena penting di dala" tu"(uhan. Dala" ka&ian ini dipela&ari prses dan 4ungsi !ang "en!angkut tanggapan tu"(uhan
terhadap
peru(ahan-peru(ahan
pertu"(uhan serta perke"(angann!a se(agai terse(ut.
Prses
(erarti
suatu
urutan
lingkungan,
dan
hasil dan respn
ke&adian
ala"
!ang
(erkesina"(ungan. <nth prses 4tsintesis, respirasi, pen!erapan in,
angkutan,
"e"(uka
dan
"enutupn!a
st"ata,
asi"ilasi,
transpirasi, per(ungaan dan pe"(entukan (i&i. 9ungsi "enun&ukkan akti1itas (enda-(enda di ala", apakah itu sel, åan, rgan, atau (ahan-(ahan ki"ia. 6u"(uhan akan selalu (erusaha untuk tu"(uh dan (erke"(ang nr"al. Na"un de"ikian, se&u"lah 4aktr internal dan
eksternal
te"peratur,
lingkungan
la"a
pen!inaran,
dapat
"engha"(atn!a.
gra1itasi,
dera&at
keasa"an
dan
(er(agai 4aktr 4isika-ki"ia lainn!a dapat "en&adi su"(erpen!e(a( #eka"an (agi tu"(uhan. leh karena itu ka&ian 4isilgi tu"(uhan &uga "en&a(arkan dan "en&elaskan (agia"ana prses-prses dan 4ungsi-4ingsi tadi (ereaksi terhadap peru(ahan lingkungan.
Pada
prinsipn!a, 4isilgi tu"(uhan "erupakan studi tentang (agai"ana tu"(uhan hidup, ter"asuk
(er(agai aspek prses/ "eta(lis"e,
hu(ungann!a dengan air, nutrisi "ineral, perke"(angan, gerak, irrita(ilitas respns terhadap lingkungan, rganisasi, tu"(uh, dan prses transpr. 2.
Pengertian Pe"uliaan 6ana"an Pe"uliaan tana"an
adalah kegiatan
"engu(ah
susunan genetik indi1idu "aupun ppulasi tana"an untuk suatu tu&uan.
Pe"uliaan
penangkaran
tana"an
tana"an,
kadang-kadang
kegiatan
disa"akan
"e"elihara
dengan
tana"an
untuk
"e"per(an!ak dan "en&aga ke"urnian3 pada ken!ataann!a, kegiatan penangkaran adalah se(agian dari pe"uliaan. elain "elakukan penangkaran,
pe"uliaan
(erusaha
"e"per(aiki
"utu
genetik
sehingga diperleh tana"an !ang le(ih (er"an4aat. edangkan
"enurut
Undang-undang
8epu(lik
Indnesia n"r 2) tahun 2000 tentang perlindungan 1arietas tana"an, Pe"uliaan tana"an adalah rangkaian kegiatan penelitian dan pengu&ian atau kegiatan pene"uan dan penge"(angan suatu 1arietas, sesuai dengan "etde (aku untuk "enghasilkan 1arietas (aru dan "e"pertahankan ke"urnian (enih 1arietas !ang dihasilkan. Il"u Pe"uliaan 6ana"an "erupakan il"u atau pengetahuan terpakai applied s#ien#e !ang (erke"(ang se&alan dengan perke"(angan il"u = il"u lain, khususn!a agrn"i. Dahulu, ketika "anusia hidup (erpindah = pindah, untuki "e"enuhi ke(utuhan pangan "ereka dengan "udah "en#arin!a di hutan. 6etapi setelah hidup "enetap, "ereka "ulai (er##k tana". Dengan (er##k tana", se#ara sadar atau tidak, "ereka "ulai "elakukan seleksi dala" "en#ari (ahan = (ahan pertana"an, "eskipun dala" (entuk !ang sangat sederhana. ekarang, dengan &u"lah penduduk !ang sudah de"ikian padat dan perke"(angan il"u serta teknlgi !ang de"ikian pesat, "anusia harus (er(uat sesuatu untuk "e"enuhi ke(utuhan di4up !ang dia"(il dari tana"an, (aik se#ara langsung "aupun tidak langsung. 7anusia "enga"(il "an4aat dari tana"an
tidak han!a se(agai su"(er (ahan pangan, tetapi &uga se(agai su"(er untuk "e"enuhi ke(utuhan dala" (an!ak hal, "isaln!a se(agai (ahan sandang, (angunan, "akanan ternak, keindahan, pen#egah ersi, dan se(again!a 7angendid&&, 200%. B.
Peran 9isilgi dala" Peningkatan Hasil Pertanian 7enurut
Dard&at
+))/ 0+, >9isilgi adalah il"u !ang
"e"pela&ari prses, 4ungsi dan akti1itas suatu rganis"e dala" "en&aga dan "engatur kehidupann!a.? Dengan "e"pela&ari 4isilgi tu"(uhan, kita akan dapat le(ih "e"aha"i (agai"ana sinar "atahari di"an4aatkan leh tu"(uhan untuk "enghasikan kar(hidrat dari (ahan (aku anrganik (erupa air dan kar(ndiksida, tu"(uhan "e"(utuhkan (an!ak air, (i&i (erke#a"(ah, tu"(uhan la!u &ika kekeringan dan (er(agai "a#a" ge&ala lainn!a !ang dita"pakkan leh tu"(uhan. Peranan 4isilgi !ang paling terlihat dala" pe"uliaan tana"an adalah "en!angkut unsur gentip dan ketersediaan plas"a nut4ah !ang "eli"pah pada tu"(uhan. Hal ini sangat "ungkin, apalagi didukung dengan (idi1ersitas lkal !ang tinggi. Dengan ketersediaan su"(er da!a genetik !ang "eli"pah ini "e"ungkinkan untuk dilakukan perakitan 1arietas (aru. Perakitan keraga"an
1arietas
genetik
"dern
tana"an.
(ergantung
pada
@arakter-karakter
ketersediaan unggul
!ang
diperlukan untuk "e"per(aiki 1arietas !ang telah ada, ha"pir se"uan!a dipun!ai leh 1arietas tradisinal !ang ditana" petani dan diseleksi sela"a (e(erapa generasi, serta se&u"lah spesies liar. e(a( itu, "eskipun 1arietas "dern saat ini telah diadpsi se#ara luas leh petani, na"un ke(eradaan 1arietas tradisinal harus dipertahankan, 'alaupun sela"a ini (elu" (an!ak di"an4aatkan. Dala" prgra" pe"uliaan tana"an, 1arietas lkal (an!ak digunakan se(agai dnr gen si4at "utu (aik rasa enak dan ar"atik, ketahanan terhadap ha"a dan pen!akit uta"a, serta tleransi terhadap #eka"an a(itik seperti suhu rendah, la(an salin,
tleran, sul4at "asa", dan genangan. Dengan (erlangsungn!a prses intensi4ikasi (udi da!a tana"an, se&u"lah 1arietas lkal sering kalah (ersaing dengan 1arietas-1arietas "dern !angptensi hasiln!a tinggi, sehingga di daerah-daerah tertentu ke(eradaan 1arietas lkal sudah ha"pir punah Darad&at et aL 200. Dala" "e"(erda!akan 1arietas lkal, @e"enterian Pertanian telah "elepas ratusan 1arietas lkal, teruta"a (uah-(uahan @e"enterian Pertanian 20+0. <.
Peran Pe"uliaan dala" Peningkatan Hasil Pertanian
+.
Pe"an4aatan Plas"a Nut4ah @eka!aan plas"a nut4ah !ang terdapat di ala" "e"iliki ptensi untuk di"an4aatkan dala" industri pertanian. leh se(a( itu, saat ini plas"a nut4ah (an!ak dika&i dan dikleksi dala" rangka "eningkatkan prduksi pertanian dan pen!ediaan pangan. Hal ini dilakukan karena plas"a nut4ah "erupakan su"(er gen !ang (erguna (agi per(aikan tana"an seperti gen untuk ketahanan pen!akit, serangga, gul"a dan &uga gen untuk ketahanan terhadap #eka"an lingkungan a(itik !ang kurang "enguntungkan seperti kekeringan. elain itu plas"a nut4ah &uga "erupakan su"(er gen !ang di"an4aatkan untuk peningkatan kualitas hasil tana"an seperti kandung4an nutrisi !ang le(ih (aik. Plas"a nut4ah "erupakan (ahan dasar (agi pe"ilihan tetua untuk "en#iptakan (ahan tana"an unggul. 7ateri genetik plas"a nut4ah "erupakan kun#i
uta"a
dala"
penge"(angan prgra"
pe"uliaan di Indnesia. aat ini plas"a nut4ah !ang sudah ada untuk (e(erapa k"diti terse(ar di 'ila!ah Indnesia. 7engingat hal terse(ut, "aka perlu dikella dengan (aik "ateri genetik tana"an !ang ada agar tidak punah dan dapat "e"(erikan "an4aat (agi ke"ak"uran "as!arakat. @e(erhasilan
prgra"
pengellaan
plas"a
nut4ah
sangat
ditentukan leh tingkat pe"an4aatan plas"a nut4ah. Pe"an4aatan plas"a nut4ah dala" prgra" pe"uliaan !ang sangat intensi4 telah dilakukan pada tana"an pangan dan hrtikultura. Hal ini terlihat dari
&u"lah 1arietas unggul !ang telah dihasilkan. e"entara pada tana"an perke(unan "asih ter(atas pada tana"an tertentu. Plas"a nut4ah adalah su(stansi pe"(a'a si4at keturunan !ang dapat (erupa rgan utuh atau (agian dari tu"(uhan atau he'an serta "ikrrganis"e. Plas"a nut4ah "erupakan keka!aan ala" !ang sangat (erharga (agi ke"a&uan il"u pengetahuan dan teknlgi untuk "endukung pe"(angunan nasinal. Il"u pe"uliaan tana"an "e"iliki peranan !ang #ukup penting dala" kehidupan sehari-hari !aitu dengan penggunaan (er(agai "a#a" &enis unggul dari tana"an, dengan peningkatan prduksi !ang dirasa se"akin "eningkat. Dengan "elihat (erke"(angn!a pe"uliaan tana"an "aka dihasilkan / a.
enis (aru !ang (erprduksi le(ih tinggi dari &enis !ang sudah ada.
(. enis unggul !ang tahan ha"a, pen!akit dan #eka"an #.
lingkungan.
enis (aru !ang kualitasn!a tinggi sehingga "a"pu (ersaing dipasaran dunia.
d. enis unggul !ang "asakn!a a'al atau (eru"ur gen&ah Dengan adan!a gen-gen !ang di"anipulir akan "en#iptakan keraga"an (aru "aka (erke"(anglah Il"u pe"uliaan tana"an. 2.
Prgra" Pe"uliaan Ban!ak Prgra" Pe"uliaan !ang (erke"(ang. Ada (e(erapa prspek pe"uliaan tana"an antara lain/
a.
Pe"uliaan @n1ensinal/
+
7enghasilkan &enis (aru dengan persilangan
2
Dengan "e"an4aatkan keraga"an !ang tersedia di ala"
%
Perka'inan antar genera tidak dapat
C
Perakitan si4at ketahanan sulit
5
A#ak dan ;aktu la"a
(.
Biteknlgi reka!asa genetik /
+
7enghasilkan &enis (aru dengan "enggunakan dasar genetik
2
Perka'inan antar genera (isa dilakukan
%
en dari (a#teri dapat ditrans4er ke tana"an sehingga "enghasilkan tana"an transgenik
C
a.
ene #lning
+
Identi4kasi dan islasi gen target
2
@nstruksi DNA- rek"(inan
(. 6rans4r"asi "asukkan DNA-rek"(inan ke dala" sel åan inang #.
8egenerasi el åan !ang telah "engala"i trans4r"asi tu"(uh "en&adi tana"an transgenik
d. 6eknik trans4er gen +
e#ara (ilgis /
a
Agr(a#teriu" tu"e4a#iens
(
Agr(a#teriu" rhigens
2
e#ara "ekanis /
a
7i#rin&e#tin
(
Ele#trpratin
#
Parti#le ("(artd"ent
%
e#ara ki"ia /
a
PE Pl! Etilen l!#l
(
C
asarann!a adalah /
+
Per(aikan kearah peningkatan ketahanan
a
Her(isida resistan#e
(
Inse#t resistan#e
#
9ungi resistan#e
d
Firus resistan#e
2
Per(aikan kearah peningkatan kualitas
a
Peningkatan kadar asa" a"in esensial dala" (i&i
(
Pengha"(atan reaksi pen#klatan pada kentang
#
Pengha"(atan pelunakan pada t"at
d
Ekspresi gen ph!lase dala" (i&i untuk "eningkatkan utilisasi phsphat
e
Peningkatan kadar ttal slu(le slids pada t"at "elalui ekspresi gen ispeten!l trans4erase
4
Peningkatan kadar #ru#i# a#id G )0 * dan lauri# a#id G %0 * 8apaseed
g
7enunda pela!uan (unga epertihaln!a pada re1lusi hi&au, peran pe"uliaan tana"an dala" usaha peningkatan hasil pertanian &uga sangat penting. Hasilhasil pe"uliaan akan sangat "enentukan usaha peningkatan hasil pertanian.
leh
karena
itu,
diperlukan
strategi
khusus
pe"uliaan tana"an agar 1arietas !ang dihasilkan sesuai.
dala"
trategi
pe"uliaan
!ang
digunakan
untuk
"en#apai
peningkatan hasil pertanian ini adalah + pe"uliaan !ang "erakit 1arietas tana"an dengan arsitektur (aru ne' idet!pe untuk "eningkatkan prdukti1itas dan kualitas hasil panen 2 pe"uliaan adapti4 !ang "enghasilkan 1arietas unggul (erda!a hasil tinggi "eskipun pada lingkungan ter#eka" (itik dan a(itik, % pe"uliaan dengan pendekatan partisipasi petani pe"uliaan tana"an partisipati4 dala" rangka "enghasilkan tana"an !ang (eradaptasi pada lkasi tertentu, dan C pe"uliaan dengan "e"an4aatkan (iteknlgi dan reka!asa genetika
BAB III. PENU6UP A. @esi"pulan Dari uraian diatas dapat disi"pulkan (ah'a 4isilgi dan pe"uliaan "e"iliki "e"iliki keterkaitan antara satu sa"a lain dala" perananan!a !ang sangat penting dala" "eningkatkan hasil pertanian di Indnesia. @arena 9isilgi "erupakan (agian dari Pe"uliaan dala" usaha "eningkatkan hasil pertanian. Dengan 9isilgi kita dapat "engetahui struktur dan 4ungsi pada (agian tu(uh tana"an sehingga kita dapat "elakukan suatu reka!asa "aupun suatu perakitan pada tana"an agar diperleh tana"an (aru !ang unggul. Peran pe"uliaan tana"an dala" usaha peningkatan hasil pertanian
sangat penting teruta"a dengan pe"an4aatan plas"a
nut4ah.. Pe"an4aatan plas"a nut4ah dala" prgra" pe"uliaan !ang sangat intensi4 telah dilakukan pada tana"an pangan dan hrtikultura. Hasil-hasil pe"uliaan akan sangat "enentukan usaha peningkatan hasil pertanian Hal ini tentu telah terlihat dari (an!akn!a &u"lah 1arietas unggul !ang telah dihasilkan dan telah ter(ukti dapat "eningkatkat "utu dan hasil pertanian.
Da4tar Pustaka Lakitan Ben!a"in. 200C. Dasar-Dasar Fistum. akarta. P6. 8a&a ra4inda.Persada. 7angendid&&, ;. 200%. Dasar-Dasar Pe"uliaan 6ana"an. @anisius, g!akarta. alis(ur! 9rank B. +))5. Fisiologi Tumbuhan. Bandung/ I6B as"ita"ihard&a, Dard&at. +)). Fisiologi Tumbuhan. Bandung/ I6B ;ilkins 7al#l" B. +)). Fisiologi Tanaman. akarta/ BU7I A@A8A
