PEMULIAAN TANAMAN

 
Plot demonstrasi (demplot) memperlihatkan variasi tinggi tanaman berbagai kultivar jagung.

Pemuliaan tanaman adalah kegiatan mengubah susunan genetik individumaupun populasi tanaman untuk suatu tujuan. Pemuliaan tanaman kadang-kadang disamakan dengan penangkaran tanaman, kegiatan memelihara tanaman untuk memperbanyak dan menjaga kemurnian; pada kenyataannya, kegiatan penangkaran adalah sebagian dari pemuliaan. Selain melakukan penangkaran, pemuliaan berusaha memperbaiki mutu genetik sehingga diperoleh tanaman yang lebih bermanfaat.

Pengetahuan mengenai perilaku biologi tanaman dan pengalaman dalambudidaya tanaman merupakan hal yang paling menentukan keberhasilan usaha pemuliaan, sehingga buku-buku teks seringkali menyebut pemuliaan tanaman sebagai seni dan ilmu memperbaiki keturunan tanaman demi kemaslahatan manusia.^[1] Di perguruan tinggi, pemuliaan tanaman biasa dianggap sebagai cabang agronomi (ilmu produksi tanaman) atau genetika terapan, karena sifat multidisiplinernya.

Pelaku pemuliaan tanaman disebut pemulia tanaman. Karena pengetahuannya, seorang pemulia tanaman biasanya juga menguasai agronomi dan genetika. Tugas pokok seorang pemulia tanaman adalah merakit kultivar yang lebih baik:^[2]memiliki ciri-ciri yang khas dan lebih bermanfaat bagi penanamnya.

Aplikasi kultivar unggul padi dan gandum merupakan salah satu komponen penting dalam Revolusi Hijau,^[3] suatu paket penggunaan teknologi modern secara massal untuk menggenjot produksi pangan dunia, khususnya gandum roti, jagung, dan padi. Dilihat dari sudut pandang agribisnis, pemuliaan tanaman merupakan bagian dari usaha perbenihan yang menempati posisi awal/hulu dari keseluruhan mata rantai industri pertanian.

Tujuan dalam pemuliaan tanaman[sunting | sunting sumber]

Tujuan dalam pemuliaan tanaman dapat bersifat spesifik. Tanaman di bagian kanan atas warna daunnya menjadi merah apabila tempat tumbuhnya mengandung nitrogen dioksida. Sifat ini dimanfaatkan untuk mendeteksi keberadaan ranjau yang melepaskan senyawa tersebut.

Tujuan dalam program pemuliaan tanaman didasarkan pada strategi jangka panjang untuk mengantisipasi berbagai perubahan arah konsumen atau keadaan lingkungan. Pemuliaan padi, misalnya, pernah diarahkan pada peningkatan hasil, tetapi sekarang titik berat diarahkan pada perakitan kultivar yang toleran terhadap kondisi ekstrem (tahan genangan, tahan kekeringan, dan tahan lahan bergaram) karena proyeksi perubahan iklim dalam 20–50 tahun mendatang. Tujuan pemuliaan akan diterjemahkan menjadi program pemuliaan.

Ada dua tujuan umum dalam pemuliaan tanaman: peningkatan kepastian terhadap hasil yang tinggi dan perbaikan kualitas produk yang dihasilkan.^[4]

Peningkatan kepastian terhadap hasil biasanya diarahkan pada peningkatan daya hasil, cepat dipanen, ketahanan terhadap organisme pengganggu atau kondisi alam yang kurang baik bagi usaha tani, serta kesesuaian terhadap perkembangan teknologi pertanian yang lain. Hasil yang tinggi menjamin terjaganya persediaan bahan mentah untuk diolah lebih lanjut. Tanaman yang berumur singkat (genjah) akan memungkinkan efisiensi penggunaan lahan yang lebih tinggi. Ketahanan terhadap organisme pengganggu atau kondisi alam yang tidak mendukung akan membantu pelaku usaha tani menghindari kerugian besar akibat serangan hama, penyakit, serta bencana alam. Beberapa tanaman tertentu yang dalam usaha budidayanya melibatkan banyak peralatan mekanik memerlukan populasi yang seragam atau khas agar dapat sesuai dengan kemampuan mesin dalam bekerja.

Usaha perbaikan kualitas produk adalah tujuan utama kedua. Tujuan semacam ini dapat diarahkan pada perbaikan ukuran, warna, kandungan bahan tertentu (atau penambahan serta penghilangan substansi tertentu), pembuangan sifat-sifat yang tidak disukai, ketahanan simpan, atau keindahan serta keunikan. Perkembangan bioteknologi di akhir abad ke-20 telah membantu pemuliaan terhadap tanaman yang mampu menghasilkan bahan pangan dengan kandungan gizi tambahan (pangan fungsional) atau mengandung bahan pengobatan tertentu (pharmcrops, kegiatannya dikenal sebagai croppharming).^[5]

Sejarah[sunting | sunting sumber]

Kegiatan pemuliaan tanaman dapat dikatakan sebagai tekanan evolusi yang sengaja dilakukan oleh manusia. Pada masaprasejarah, pemuliaan tanaman telah dilakukan orang sejak dimulainya domestikasi tanaman, namun dilakukan tanpa dasar ilmu yang jelas. Sisa-sisa biji-bijian dari situs-situs peninggalan arkeologi membantu menyingkap masa prasejarah pemuliaan tanaman. Catatan-catatan pertama dalam jumlah besar mengenai berbagai jenis tanaman diperoleh dari karya penulis-penulis Romawi, terutama Plinius.

Domestikasi[sunting | sunting sumber]

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Domestikasi

Perkembangan bunga betina jagung dari teosinte(kiri) tanpa tongkol menjadi jagung dengan tongkol dan banyak baris.

Para petani pada masa-masa awal pertanian selalu menyimpan sebagian benih untuk pertanaman berikutnya dan tanpa sengaja melakukan pemilihan (seleksi) terhadap tanaman yang kuat karena hanya tanaman yang kuat mampu bertahan hingga panen.^[6] Sifat pertama dalam budidaya tanaman serealia (bijirin) yang termuliakan adalah ukuran buliryang menjadi lebih besar dan menurunnya tingkat kerontokan bulir pada tanaman budidaya apabila dibandingkan dengan moyang liarnya.^[7] Beberapa petunjuk untuk hal ini dapat diperkirakan dari temuan sejumlah sisa bulir jelai dan einkorn di lembah Sungai Eufrat danSungai Tigris (paling tua 9000 SM) serta padi di daerah aliran Sungai Yangtze.^[7] Temuan serupa untuk biji polong-polongan berasal dari India utara dan kawasan Afrika Sub-Sahara.^[7]

Perkembangan seleksi lebih lanjut telah menunjukkan kesengajaan dan terkait dengan tingkat kebudayaan masyarakat penanam. Bulir jagung terseleksi dari teosinte yang bulirnya keras serta terbungkus sekam, lalu menjadi jagung bertongkol namun bulirnya masih terbungkus sekam, dan akhirnya bentuk yang berbulir tanpa sekam dan lebih mudah digiling menjadi semakin banyak ditemukan. Beberapa petunjuk yang sama juga terlihat dari temuan-temuan untuk bulir gandum roti dan jelai.^[7] Contoh lainnya adalah munculnya padiketan serta jagung ketan di Asia Timur dan Asia Tenggara.^[7] Hanya dari wilayah inilah muncul jenis-jenis ketan dari delapan spesies dan menunjukkan preferensi akan sifat ini.

Pemuliaan pada masa pramodern[sunting | sunting sumber]

Kebudayaan Romawi Kuna (abad ke-9 SM – abad ke-5 Masehi) meninggalkan banyak tulisan mengenai keanekaragaman tanaman budidaya dan juga menyebut berbagai variasi setiap jenis. Cato dengan De Agri Cultura^[8] dan Plinius yang Tuadengan Naturalis Historia, misalnya, memberi banyak informasi mengenai variasi tanaman dan khasiat masing-masing bagi kesehatan.

Kitab-kitab suci dari Asia Barat, seperti Al-Qur'an,^[9] juga menyebut tentang variasi pada beberapa tanaman. Hal ini menunjukkan telah ada kesadaran dalam memilih bahan tanam dan pemilihan kultivar tertentu dengan target konsumen yang berbeda-beda.

Pada awal milenium pertama dan paruh pertama milenium kedua telah terjadi pertukaran komoditi pertanian yang berakibat migrasi sejumlah bahan pangan. Pisang menyebar dari Asia Tenggara maritim ke arah barat hingga pantai timur Afrika. Berbagai tanaman rempah, seperti merica dan ketumbar, dan tanaman "suci", seperti randu alas dan beringin, menyebar dari India ke Nusantara. Namun demikian, pertukaran tanaman yang intensif terjadi setelah penjelajahan orang Eropa.

Kolonialisme dan penyebaran tanaman "eksotik"[sunting | sunting sumber]

Bermacam-macam variasi kentang. Kentang didatangkan dari Amerika Selatan pada abad ke-15 ke Eropa, lalu menyebar ke Asia.

Meskipun penyebaran tanaman telah terjadi sebelum kolonialisme, Zaman Penjelajahan (sejak abad ke-14) dan kolonialisme (penjajahan) yang menyusulnya telah membawa pengaruh yang dramatis dalam budidaya tanaman.

Segera setelah orang Spanyol dan Portugis menaklukkan Amerika dan menemukan jalur laut ke Tiongkok, terjadi pertukaran berbagai tanaman dariDunia Baru ke Dunia Lama, dan sebaliknya. Kopi yang berasal Afrika, misalnya, dibawa ke Amerika dan Asia (dibawa ke Nusantara pada abad ke-18 awal).^[10]Kelak (abad ke-18) tebu juga menyebar dari Asia Tenggara menuju Amerika tropis, seperti Karibia dan Guyana. Namun demikian, yang lebih intensif adalah penyebaran berbagai tanaman budidaya penduduk asli Amerika ke tempat lain:jagung, kentang, tomat, cabai, kakao, para (karet), serta berbagai tanaman buah dan hias.

Pada abad ke-18, terjadi gelombang rasionalisasi di Eropa sebagai dampak Masa Pencerahan. Orang-orang kaya di Eropa (dan pada tingkat tertentu juga di Cina dan Jepang) mulai meminati koleksi tanaman eksotik dan kebun-kebun kastil mereka yang luas menjadi tempat koleksi berbagai tanaman dari negeri asing. Pada abad ke-18 mulai berkembang perkebunan-perkebunan monokultur (satu macam tanaman pada satu petak lahan). Berbagai tanaman penghasil komoditidagang utama dunia seperti tebu, teh, kopi, lada, dan tarum dibudidayakan di berbagai tanah jajahan, termasuk Kepulauan Nusantara, tentu saja dengan melibatkan perbudakan atau tanam paksa. Pada abad ini pula cengkeh dan pala mulai ditanam di luar Maluku, sehingga harganya menurun dan tidak lagi menjadi rempah-rempah yang eksklusif.

Pola pertanaman monokultur yang diterapkan pada abad ke-18 dan ke-19 di Eropa dan perkebunan-perkebunan di berbagai negeri jajahan memakan korban dengan terjadinya dua wabah besar: serangan hawar kentang Phytophthora infestans yang menyebabkan Wabah Kelaparan Besar di Irlandia, Skotlandia serta beberapa wilayah Eropa lainnya sejak 1845 akibat dan hancurnya perkebunan kopi arabika dan liberika akibat serangan karat daun Hemileia vastatrix di perkebunan dataran rendah Afrika dan Asia sejak 1861 sampai akhir abad ke-19. Pada tahun 1880-an juga meluas wabahpenyakit sereh di berbagai perkebunan tebu dunia.^[11]

Para botaniwan dan ahli pertanian kemudian segera mengambil pelajaran dari kasus-kasus ini untuk menyediakan bahan tanam yang tahan terhadap serangan organisme pengganggu, sekaligus memberikan hasil yang lebih baik. Usaha-usaha perbaikan mutu genetik tanaman perkebunan mulai dilakukan pada akhir abad ke-19 di beberapa daerah koloni, termasukHindia-Belanda.

Kebun penelitian gula (tebu) pertama kali didirikan di Semarang tahun 1885 (Proefstation Midden Java), setahun kemudian didirikan pula di Kagok, Jawa Barat, dan menyusul di Pasuruan tanggal 8 Juli 1887 (Proefstation Oost Java, POJ). Salah satu misinya adalah mengatasi kerugian akibat penyakit sereh. Pada tahun 1905 seluruh penelitian gula/tebu dipusatkan di Pasuruan (sekarang menjadi P3GI).^[12] Berbagai klon tebu hasil lembaga penelitian ini pernah termasuk sebagai kultivar tebu paling unggul di dunia di paruh pertama abad ke-20, seperti POJ 2364, POJ 2878, dan POJ 3016 sehingga menjadikan Jawa sebagai produsen gula terbesar di belahan timur bumi.^[13]

Pusat penelitian karet (sekarang menjadi Pusat Penelitian Karet Indonesia) didirikan di Sungei Putih, Sumatera Utara, olehAVROS, dan pemuliaan para dimulai sejak 1910.^[14] AVROS juga mendirikan lembaga penelitian kelapa sawit (sekarang populer sebagai PPKS) di Marihat, Sumatera Utara pada tahun 1911, meskipun tanaman ini sudah sejak 1848 didatangkan ke Medan/Deli dan Bogor.

Abad ke-20: Pemuliaan berbasis ilmu[sunting | sunting sumber]

Awal abad ke-20 menjadi titik perkembangan pemuliaan tanaman yang berbasis ilmu pengetahuan. Perkembangan pesat dalam botani, genetika, agronomi, dan statistika tumbuh sebagai motor utama modernisasi pemuliaan tanaman sejak awal abad ke-20 hingga 1980-an. Mekanisasi pertanian di dunia yang meluas sejak 1950-an memungkinkan penanaman secara massal dengan tenaga kerja minimal. Ketika biologi molekular tumbuh pesat sejak 1970-an, pemuliaan tanaman juga mengambil manfaat darinya, dan mulailah perkembangan pemuliaan tanaman yang didukung ilmu tersebut sejak 1980-an.Bioinformatika juga perlahan-lahan mengambil peran statistika sebagai pendukung utama dalam analisis data eksperimen.

Gelombang pertama: pemuliaan konvensional[sunting | sunting sumber]

Jagung hibrida mendominasi 90% lahan jagung di Amerika Serikat pada tahun 1940. Di Indonesia 50% lahan jagung ditanami jagung hibrida tahun 2010^[15].

Penemuan kembali Hukum Pewarisan Mendel pada tahun 1900, eksperimen terhadap seleksi atas generasi hasil persilangan dan galur murni oleh Wilhelm Johannsen (dekade pertama abad ke-20), peletakan dasar Hukum Hardy-Weinberg (1908 dan 1909), dan penjelasan pewarisan kuantitatif berbasis Hukum Mendel oleh Sir Ronald Fisher pada tahun 1916 memberikan banyak dasar-dasar teoretik terhadap berbagai fenomena yang telah dikenal dalam praktik dan menjadi dasar bagi aplikasi ilmu dan teknologi dalam perbaikan kultivar.

Perkembangan yang paling revolusioner dalam genetika dan pemuliaan tanaman adalah ditemukannya cara perakitan varietas hibrida pada tahun 1910-an setelah serangkaian percobaan persilangan galur murni di Amerika Serikat sejak akhir abad ke-19 oleh Edward M. East, George H. Shull dan Donald F. Jonesyang memanfaatkan gejala heterosis. Ditemukannya teknologi mandul jantanpada tahun 1940-an semakin meningkatkan efisiensi perakitan varietas hibrida.

Cara budidaya yang semakin efisien dan mendorong intensifikasi dalam pertanian, dengan penggunaan pupuk kimia,pestisida, dan mekanisasi pertanian, memunculkan lahan pertanian dengan kebutuhan benih berjumlah besar dan mulai menghasilkan "raksasa" dalam industri perbenihan. Tumbuhnya industri perbenihan juga dimungkinkan sejak adanya varietas hibrida karena benih yang harus dibeli petani memungkinkan industri perbenihan untuk tumbuh. Dari sini mulai muncul pula isu perlindungan varietas tanaman. Di Amerika Serikat muncul Dekalb dan Pioneer Hi-Bred sebagai pemain utama dalam industri benih. Dari Eropa, wilayah yang telah memulai produksi benih setengah industrial pada abad ke-19, muncul KWS Saat dan NPZ (Jerman), serta SW Seeds (Swedia) sebagai pemain utama di bidang perbenihan tanamanserealia dan pakan ternak hijauan. Di Taiwan dan Jepang juga berkembang perusahaan benih yang menguasai pasar regional Asia, seperti Sakata (Jepang) dan Known You Seeds (Taiwan).

Seusai Perang Dunia II (PD II) perbaikan genetik gandum yang didukung Yayasan Rockefeller di lembaga penelitian yang didanainya di Meksiko sebagai bagian dari paket teknologi untuk melipatgandakan hasil gandum menunjukkan keberhasilan. Strategi ini, yang dikonsep oleh Norman Borlaug, kemudian dicoba untuk diterapkan pada tanaman pokok lain, khususnya padi dan beberapa serealia minor lainnya (seperti sorgum dan milet) dan didukung oleh FAO. Revolusi dalam teknik bercocok tanam ini kelak dikenal secara iinformal sebagai Revolusi Hijau. Untuk mendukung revolusi ini banyak dibentuk lembaga-lembaga penelitian perbaikan tanaman bertaraf dunia seperti CIMMYT (di Meksiko, 1957; sebagai kelanjutan dari lembaga milik Yayasan Rockefeller), IRRI (di Filipina, 1960), ICRISAT (di Andhra Pradesh, India, 1972), danCIP (di La Molina, Peru). Lembaga-lembaga ini sekarang tergabung dalam CGIAR dan koleksi serta hasil-hasil penelitiannya bersifat publik.

Akhir PD II juga menjadi awal berkembangnya teknik-teknik baru dalam perluasan latar genetik tanaman. Mutasi buatan, yang tekniknya dikenal sejak 1920-an, mulai luas dikembangkan pada tahun 1950-an sampai dengan 1970-an sebagai cara untuk menambahkan variabilitas genetik. Pemuliaan dengan menggunakan teknik mutasi buatan ini dikenal sebagaipemuliaan mutasi. Selain mutasi, teknik perluasan latar genetik juga menggunakan teknik poliploidisasi buatan menggunakan kolkisin, yang dasar-dasarnya diperoleh dari berbagai percobaan oleh Karpechenko pada tahun 1920-an. Tanaman poliploid biasanya berukuran lebih besar dan dengan demikian memiliki hasil yang lebih tinggi.

Gelombang kedua: Integrasi bioteknologi dalam pemuliaan[sunting | sunting sumber]

Daun dari kacang tanahyang telah direkayasa dengan sisipan gen cry dari Bacillus thuringiensis (bawah) tidak disukai ulat penggerek.

Gelombang bioteknologi, yang memanfaatkan berbagai metode biologi molekuler, yang mulai menguat pada tahun 1970-an mengimbas pemuliaan tanaman. Tanaman transgenikpertama dilaporkan hampir bersamaan pada tahun 1983,^[16] yaitu tembakau, Petunia, danbunga matahari. Selanjutnya muncul berbagai tanaman transgenik dari berbagai spesies lain; yang paling populer dan kontroversial adalah pada jagung, kapas, tomat, dan kedelaiyang disisipkan gen-gen toleran herbisida atau gen ketahanan terhadap hama tertentu. Perkembangan ini memunculkan wacana pemberian hak paten terhadap metode, gen, serta tumbuhan terlibat dalam proses rekayasa ini. Kalangan aktivis lingkungan dan sebagian filsuf menilai hal ini kontroversial dengan memunculkan kritik ideologis dan etisterhadap praktik ini sebagai reaksinya, terutama karena teknologi ini dikuasai oleh segelintir perusahaan multinasional. Isu politik, lingkungan, dan etika, yang sebelumnya tidak pernah masuk dalam khazanah pemuliaan tanaman, mulai masuk sebagai pertimbangan baru.

Sebagai jawaban atas kritik terhadap tanaman transgenik, pemuliaan tanaman sekarang mengembangkan teknik-teknik bioteknologi dengan risiko lingkungan yang lebih rendah seperti SMART Breeding ("Pemuliaan SMART")^[17][18] dan Breeding by Design,^[19] yang mendasarkan diri pada pemuliaan dengan penanda,^[20] dan juga penggunaan teknik-teknik pengendalian regulasi ekspresi gen seperti peredaman gen, dan kebalikannya,pengaktifan gen.

Meskipun penggunaan teknik-teknik terbaru telah dilakukan untuk memperluas keanekaragaman genetik tanaman, hampir semua produsen benih, baik yang komersial maupun publik, masih mengandalkan pada pemuliaan tanaman "konvensional" dalam berbagai programnya.

Di arah yang lain, gerakan pemuliaan tanaman "gotong-royong" atau partisipatif (participatory plant breeding) juga menjadi jawaban atas kritik hilangnya kekuasaan petani atas benih. Gerakan ini tidak mengarah pada perbaikan hasil secara massal, tetapi lebih mengarahkan petani, khususnya yang masih tradisional, untuk tetap menguasai benih yang telah mereka tanam secara turun-temurun sambil memperbaiki mutu genetiknya. Perbaikan mutu genetik tanaman ditentukan sendiri arahnya oleh petani dan pemulia membantu mereka dalam melakukan programnya sendiri.^[21] Istilah "gotong-royong" (participatory) digunakan untuk menggambarkan keterlibatan semua pihak (petani, LSM, pemulia, dan pedagang benih) dalam kegiatan produksi benih dan pemasarannya. Gerakan ini sangat memerlukan dorongan dari organisasi non-pemerintah (LSM), khususnya pada masyarakat tidak berorientasi komersial.

Strategi dasar pemuliaan tanaman[sunting | sunting sumber]

Pemuliaan tanaman mencakup tindakan penangkaran koleksi bahan/material pemuliaan (dikenal pula sebagai plasma nutfah atau germplasms), penciptaan kombinasi sifat-sifat baru (biasanya melalui persilangan yang intensif), dan seleksi terhadap bahan yang dimiliki. Semua tindakan ini dilakukan setelah tujuan spesifik program pemuliaan ditentukan sebelumnya.^[22]

Koleksi plasma nutfah[sunting | sunting sumber]

Koleksi plasma nutfah dapat disimpan dalam bank/gudang benih.

Plasma nutfah adalah bahan baku dasar pemuliaan karena di sini tersimpan berbagai keanekaragaman sifat yang dimiliki oleh masing-masing nomor koleksi (aksesi). Tanpa keanekaragaman, perbaikan sifat tidak mungkin dilakukan.

Usaha pencarian plasma nutfah baru berarti eksplorasi ke tempat-tempat yang secara tradisional menjadi pusat keanekaragaman hayati (atau hutan) atau dengan melakukan pertukaran koleksi. Lembaga-lembaga publik seperti IRRI dan CIMMYT menyediakan koleksi plasma nutfah bagi publik secara bebas bea, namun untuk kepentingan bisnis diatur oleh perjanjian antara pihak-pihak yang terkait.

Peningkatan keragaman (variabilitas) genetik[sunting | sunting sumber]

Keanekaragaman dalam plasma nutfah merupakan bahan dasar untuk perakitan kultivar baru.

Apabila aksesi tidak ada satu pun yang memiliki suatu sifat yang diinginkan, pemulia tanaman melakukan beberapa cara untuk merakit individu yang memiliki sifat ini. Beberapa cara yang dapat dilakukan adalah introduksi bahan koleksi, persilangan, manipulasi kromosom, mutasi dengan paparan radioaktif atau bahan kimia tertentu, penggabungan (fusi) protoplas/inti sel, manipulasi urutan gen, transfer gen, dan manipulasi regulasi gen.

Empat cara yang disebut terakhir kerap dianggap sebagai bagian dari bioteknologipertanian (green biotechnology). Tiga cara yang terakhir adalah bagian dari rekayasa genetika dan dianggap sebagai "pemuliaan tanaman molekular" karena menggunakan metode-metode biologi molekular.^[23]

Introduksi[sunting | sunting sumber]

Mendatangkan bahan tanam dari tempat lain (introduksi) merupakan cara paling sederhana untuk meningkatkan keragaman (variabilitas) genetik. Seleksi penyaringan (screening) dilakukan terhadap koleksi plasma nutfah yang didatangkan dari berbagai tempat dengan kondisi lingkungan yang berbeda-beda. Pengetahuan tentang pusat keanekaragaman (diversitas) tumbuhan penting untuk penerapan cara ini.Keanekaragaman genetik untuk suatu spesies tidaklah sama di semua tempat di dunia.N.I. Vavilov, ahli botani dari Rusia, memperkenalkan teori "pusat keanekaragaman" (centers of origin) bagi keanekaragaman tumbuhan.

Contoh pemuliaan yang dilakukan dengan cara ini adalah pemuliaan untuk berbagai jenis tanaman buah asli Indonesia, seperti durian dan rambutan, atau tanaman pohon lain yang mudah diperbanyak secara vegetatif, seperti ketela pohon danjarak pagar. Introduksi dapat dikombinasi dengan persilangan.

Persilangan[sunting | sunting sumber]

Malai padi dibungkus dengan kertas pelindung untuk mencegah penyerbukan yang tidak dikehendaki. Persilangan masih menjadi tulang punggung industri perbenihan sampai saat ini.

Persilangan merupakan cara yang paling populer untuk meningkatkan variabilitas genetik, bahkan sampai sekarang karena murah, efektif, dan relatif mudah dilakukan. Berbagai galur hasil rekayasa genetika pun biasanya masih memerlukan beberapa kali persilangan untuk memperbaiki penampilan sifat-sifat barunya.

Pada dasarnya, persilangan adalah manipulasi komposisi gen dalam populasi. Keberhasilan persilangan memerlukan prasyarat pemahaman akan prosesreproduksi tanaman yang bersangkutan (biologi bunga). Berbagai macam skema persilangan telah dikembangkan (terutama pada pertengahan abad ke-20) dan menghasilkan sekumpulan metode pemuliaan yang telah diterapkan pada berbagai perusahaan perbenihan.

Walaupun secara teknis relatif mudah, keberhasilan persilangan perlu mempertimbangkan ketepatan waktu berbunga (sinkronisasi), keadaan lingkungan yang mendukung, kemungkinan inkompatibilitas, dan sterilitas keturunan. Keterampilan teknis dari petugas persilangan juga dapat berpengaruh pada keberhasilan persilangan. Pada sejumlah tanaman, seperti jagung, padi, dan Brassica napus(rapa), penggunaan teknologi mandul jantan dapat membantu mengurangi hambatan teknis karena persilangan dapat dilakukan tanpa bantuan manusia.

Semua varietas unggul padi, jagung, dan kedelai yang ditanam di Indonesia saat ini dirakit melalui persilangan yang diikuti dengan seleksi.

Perkembangan dalam biologi molekular memunculkan metode-metode pemuliaan baru yang dibantu dengan penanda genetik dan dikenal sebagai pemuliaan dengan penanda.

Manipulasi kromosom[sunting | sunting sumber]

Yang termasuk dalam cara ini adalah semua manipulasi ploidi, baik poliploidisasi (penggandaan genom) maupun pengubahan jumlah kromosom. Gandum roti dikembangkan dari penggabungan tiga genom spesies yang berbeda-beda.Semangka tanpa biji dikembangkan dari persilangan semangka tetraploid dengan semangka diploid. Pengubahan jumlah kromosom (seperti pembuatan galur trisomik atau monosomik) biasanya dilakukan sebagai alat analisis genetik untuk menentukan posisi gen-gen yang mengatur sifat tertentu. Galur dengan jumlah kromosom yang tidak berimbang seperti itu mengalami hambatan dalam pertumbuhannya.

Teknik pemuliaan ini sebenarnya juga mengandalkan persilangan dalam praktiknya.

Pemuliaan dengan bantuan mutasi[sunting | sunting sumber]

Pemuliaan tanaman dengan bantuan mutasi (dikenal pula sebagai pemuliaan tanaman mutasi) adalah teknik yang pernah cukup populer untuk menghasilkan variasi-variasi sifat baru. Teknik ini pertama kali diterapkan oleh Stadler pada tahun 1924^[24] tetapi prinsip-prinsip pemanfaatannya untuk pemuliaan tanaman diletakkan oleh Åke Gustafsson dari Swedia.^[24]Tanaman dipaparkan pada sinar radioaktif dari isotop tertentu (biasanya kobal-60) dengan dosis rendah sehingga tidak mematikan tetapi mengubah sejumlah basa DNA-nya. Mutasi pada gen akan dapat mengubah penampilan tanaman. Pada tanaman yang dapat diperbanyak secara vegetatif, induksi jaringan kimera sudah cukup untuk menghasilkan kultivar baru. Pada tanaman yang diperbanyak dengan biji, mutasi harus terbawa oleh sel-sel reproduktif, dan generasi selanjutnya (biasa disebut M2, M3, dan seterusnya) diseleksi.

Pemuliaan mutasi sejak akhir abad ke-20 telah dilakukan pula dengan melakukan mutasi pada jaringan yang dibudidayakan (kultur jaringan) atau dengan bantuan teknik TILLING. TILLING membantu mutasi secara lebih terarah sehingga hasilnya lebih dapat diramalkan.^[25]

Hingga tahun 2006 telah dihasilkan lebih dari 2300 kultivar tanaman dengan mutasi, 566 di antaranya adalah tanaman hias.^[26] Daftar kultivar dengan pemuliaan mutasi dapat diakses pada http://www-mvd.iaea.org.

Manipulasi gen dan ekspresinya[sunting | sunting sumber]

Metode-metode yang melibatkan penerapan genetika molekular masuk dalam kelompok ini, seperti teknologi antisense,peredaman gen (termasuk interferensi RNA), rekayasa gen, dan overexpression. Meskipun teknik-teknik ini telah diketahui berhasil diterapkan dalam skala percobaan, belum ada kultivar komersial yang dirilis dengan cara-cara ini.

Transfer gen[sunting | sunting sumber]

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Transformasi DNA

Alat biolistik untuk transfer gen.

Transfer gen sebagai alat untuk menghasilkan keragaman genetik tanaman mulai dikembangkan sejak 1980-an, setelah orang menemukan enzim endonuklease restriksidan mengetahui cara menyisipkan fragmen DNA organisme asing ke dalam kromosom penerima, dan diciptakannya alat sekuensing DNA. Teknik transfer gen juga memerlukan keterampilan dalam budidaya jaringan untuk mendukung proses ini. Karena memerlukan biaya sangat tinggi, hanya industri agrokimia yang sanggup menggunakan metode ini. Akibat dari hal ini berkembanglah isu "penguasaan gen" sebagai isu politik baru karena gen-gen "buatan" dan kultivar yang dihasilkan dikuasai oleh segelintir perusahaan multinasional besar.

Dalam transfer gen, fragmen DNA dari organisme lain (baik mikroba, hewan, atau tanaman), atau dapat pula gen sintetik, disisipkan ke dalam tanaman penerima dengan harapan gen "baru" ini akan terekspresi dan meningkatkan keunggulan tanaman tersebut. Strategi pemuliaan ini banyak mendapat penentangan dari kelompok-kelompok lingkungan karena kultivar yang dihasilkan dianggap membahayakan lingkungan jika dibudidayakan.

Penyisipan gen dilakukan melalui berbagai cara: transformasi dengan perantara bakteri penyebab puru tajuk Agrobacterium(terutama untuk tanaman non-monokotil), elektroporasi terhadap membran sel, biobalistik (penembakan partikel), dan transformasi dengan perantara virus.

Identifikasi dan seleksi terhadap bahan pemuliaan[sunting | sunting sumber]

Penyaringan adalah salah satu cara mengidentifikasi sifat yang dimiliki bahan pemuliaan. Galur di sebelah kanan rentan terhadap kegaraman tinggi, sedangkan di sebelah kiri toleran.

Bahan atau materi pemuliaan dengan keanekaragaman yang luas selanjutnya perlu diidentifikasi sifat-sifat khas yang dibawanya, diseleksi berdasarkan hasil identifikasi sesuai dengan tujuan program pemuliaan, dan dievaluasi kestabilan sifatnya sebelum dinyatakan layak dilepas kepada publik. Dalam proses ini penguasaan berbagai metode percobaan, metode seleksi, dan juga "naluri" oleh seorang pemulia sangat diperlukan.

Identifikasi keunggulan[sunting | sunting sumber]

Usaha perluasan keanekaragaman akan menghasilkan banyak bahan yang harus diidentifikasi. Pertimbangan sumber daya menjadi faktor pembatas dalam menguji banyak bahan pemuliaan. Di masa lalu identifikasi dilakukan dengan pengamatan yang mengandalkan naluri seorang pemulia dalam memilih beberapa individu unggulan. Program pemuliaan modern mengandalkanrancangan percobaan yang diusahakan seekonomis tetapi seakurat mungkin. Percobaan dapat dilakukan di laboratorium untuk pengujian genotipe/penanda genetik atau biokimia, di rumah kaca untuk penyaringan ketahanan terhadap hama atau penyakit, atau lingkungan di bawah optimal, serta di lapangan terbuka. Tahap identifikasi dapat dilakukan terpisah maupun terintegrasi dengan tahap seleksi.

Seleksi[sunting | sunting sumber]

Banyak metode seleksi yang dapat diterapkan, penggunaan masing-masing ditentukan oleh berbagai hal, seperti moda reproduksi (klonal, berpenyerbukan sendiri, atau silang), heritabilitas sifat yang menjadi target pemuliaan, serta ketersediaan biaya dan fasilitas, serta jenis kultivar yang akan dibuat.

Tanaman yang dapat diperbanyak secara klonal merupakan tanaman yang relatif mudah proses seleksinya. Keturunan pertama hasil persilangan dapat langsung diseleksi dan dipilih yang menunjukkan sifa-sifat terbaik sesuai yang diinginkan.

Seleksi massa dan seleksi galur murni dapat diterapkan terhadap tanaman dengan semua moda reproduksi. Hasil persilangan tanaman berpenyerbukan sendiri yang tidak menunjukkan depresi silang-dalam seperti padi dan gandum dapat pula diseleksi secara curah (bulk). Teknik modifikasi seleksi galur murni yang sekarang banyak dipakai adalah keturunan biji tunggal (single seed descent, SSD) karena dapat menghemat tempat dan tenaga kerja.

Terhadap tanaman berpenyerbukan silang atau mudah bersilang, seleksi berbasis nilai pemuliaan (breeding value) dianggap yang paling efektif. Berbagai metode, seperti seleksi "tongkol-ke-baris" (beserta modifikasinya), seleksi saudara tiri, seleksi saudara kandung, dan seleksi saudara kandung timbal-balik (reciprocal selection), diterapkan apabila tanaman memenuhi syarat perbanyakan seperti ini. Metode seleksi timbal-balik yang berulang (recurrent reciprocal selection) adalah program seleksi jangka panjang yang banyak diterapkan perusahaan-perusahaan besar benih untuk memperbaiki lungkang gen (gene pool) yang mereka miliki. Dua atau lebih lungkang gen perlu dimiliki dalam suatu program pembuatan varietas hibrida.

Penggunaan penanda genetik sangat membantu dalam mempercepat proses seleksi. Apabila dalam pemuliaan konvensional seleksi dilakukan berdasarkan pengamatan langsung terhadap sifat yang diamati, aplikasi pemuliaan tanaman dengan penanda (genetik) dilakukan dengan melihat hubungan antara alel penanda dan sifat yang diamati. Agar teknik ini dapat dilakukan, hubungan antara alel/genotipe penanda dengan sifat yang diamati harus ditegakkan terlebih dahulu.

Evaluasi (pengujian)[sunting | sunting sumber]

Bahan-bahan pemuliaan yang telah terpilih harus dievaluasi atau diuji terlebih dahulu dalam kondisi lapangan karena proses seleksi pada umumnya dilakukan pada lingkungan terbatas dan dengan ukuran populasi kecil. Evaluasi dilakukan untuk melihat apakah keunggulan yang ditunjukkan sewaktu seleksi juga dipertahankan dalam kondisi lahan pertanian terbuka dan dalam populasi besar. Selain itu, bahan pemuliaan terpilih juga akan dibandingkan dengan kultivar yang sudah lebih dahulu dirilis. Calon kultivar yang tidak mampu mengungguli kultivar yang sudah lebih dahulu dirilis akan dicoret dalam proses ini. Apabila bahan pemuliaan lolos tahap evaluasi, ia akan dipersiapkan untuk dirilis sebagai kultivar baru.

Dalam praktik, biasanya ada tiga jenis evaluasi atau pengujian yang diterapkan sebelum suatu kultivar dilepas, yaitu uji pendahuluan (melibatkan 20-50 bahan pemuliaan terseleksi), uji daya hasil pendahuluan (maksimum 20), dan uji multilingkungan/multilokasi (atau uji daya hasil lanjutan, biasanya kurang dari 10). Semakin lanjut tahap pengujian, ukuran plot percobaan semakin besar. Setiap negara memiliki aturan tersendiri mengenai bakuan untuk masing-masing jenis pengujian dan jenis tanaman.

Calon kultivar yang akan dirilis/dilepas ke publik diajukan kepada badan pencatat (registrasi) perbenihan untuk disetujui pelepasannya setelah pihak yang akan merilis memberi informasi mengenai ketersediaan benih yang akan diperdagangkan.

Perbenihan

Benih kultivar unggul yang dirilis dikuasai oleh pemulia yang merakitnya dan hak ini dinamakan "perlindungan varietas" atau "hak pemulia" (breeder's right). Benih di tangan pemulia disebut benih pemulia ("breeder seed") dan terbatas jumlahnya. Benih pemulia tersedia hanya terbatas dan perbanyakannya sepenuhnya dikontrol oleh pemulia.

Kritik atas program pemuliaan tanaman[sunting | sunting sumber]

Lihat pula: Tanaman transgenik

Pemuliaan tanaman masih menjadi salah satu tumpuan dalam usaha penyediaan pangan dunia;^[27] meskipun demikian, sejumlah isu dan keprihatinan telah dilemparkan terhadap program pemuliaan tanaman.

Penyempitan keanekaragaman genetik[sunting | sunting sumber]

Penyempitan keanekaragaman genetik merupakan isu mendasar yang telah disuarakan dan disadari sejak awal pemuliaan tanaman modern. Akibat fokus pada peningkatan produksi dan mutu hasil, sebagian kecil variasi genetik mendominasi pertanaman. Seleksi yang dilakukan dalam program pemuliaan tanaman mengakibatkan sempitnya keragaman genetik tanaman yang dibudidayakan. Keadaan diperparah dengan sedikitnya pilihan kultivar yang ditanam petani karena tuntutan konsumen akan keseragaman produk. Tanaman menjadi mudah terserang hama dan penyakit, karena organisme pengganggu lebih tinggi plasitisitas fenotipiknya daripada tanaman budidaya. Beberapa wabah besar telah terjadi akibat hal ini, seperti hawar kentang, hawar jagung, dan tungro pada padi (lewat perantara wereng coklat). Suatu kajian terhadap kandungan gizi sejumlah kultivar tanaman sayuran kebun dari tahun 1950 sampai 1999 menunjukkan efek kompensasi penurunan sejumlah kandungan gizi akibat fokus diberikan kepada hasil, termasuk 6% protein dan 38% riboflavin (vitamin B2).^[28] Sempitnya latar belakang genetik juga akan menyebabkan stagnasi dalam program pemuliaan. Untuk mengatasi hal ini, program pemuliaan modern memasukkan persilangan dengan kerabat jauh atau bahkan spesies yang berbeda untuk memperluas variabilitas. Selain itu, persyaratan kestabilan penampilan untuk sejumlah spesies tanaman diperlunak sehingga kultivar yang bersifat spesifik lokasi juga dapat disetujui untuk dirilis.

Penguasaan plasma nutfah[sunting | sunting sumber]

Kebanyakan kultivar tanaman masa kini dihasilkan oleh sebagian kecil perusahaan benih, beberapa di antaranya bermodal kuat, transnasional, dan menguasai teknologi tinggi. Masyarakat adat, yang sebelum terjadi industrialisasi pertanian menguasai benih berangsur-angsur terdesak perannya dan petani lambat-laun tergantung pada pasokan benih dari industri benih. Hal ini dipandang tidak adil oleh anggota gerakan anti-globalisasi. Keadaan ini sedikit banyak merupakan akibat dari Revolusi Hijau, yang berfokus pada peningkatan hasil, dan pemberlakuan prinsip Perlindungan Varietas Tanaman (Hak Cipta Pemulia Tanaman).

Salah satu pemecahan yang ditawarkan adalah menggunakan konsep pemuliaan tanaman partisipatif (participatory plant breeding). Melalui cara ini, plasma nutfah tetap dikuasai oleh masyarakat pemilik plasma nutfah, tetapi industri benih juga mendapat keuntungan dari pemanfaatan sumber daya genetik ini.

Tokoh-tokoh[sunting | sunting sumber]

Berikut adalah beberapa tokoh yang berperan dalam sejarah pemuliaan tanaman, mencakup pemulia, teoretis, serta kritikus.

Norman Ernest Borlaug (1914–2009), Amerika Serikat (AS), penerima Nobel Perdamaian untuk Revolusi Hijau

Peter Beyer (1952– ), Jerman, perakit 'Golden Rice'

Luther Burbank (1849–1926), AS, pemulia hortikultura legendaris

Sir Charles Darwin (1809–1882), Britania Raya, mengkaji secara ilmiah mengenai berbagai pengaruh persilangan

Richard Keith Downey (1927– ), Kanada, perintis kanola

Edward Murray East (1879–1938), AS, meletakkan dasar-dasar teknologi jagung hibrida

Sir Ronald Fisher (1890–1962), Britania Raya, teoretisi yang mampu menunjukkan bahwa Hukum Mendel bekerja pula untuk sifat-sifat kuantitatif

Åke Gustafsson, (1908–1988) Swedia, perintis pemuliaan tanaman dengan mutasi

Wilhelm Johannsen (1857–1927), Denmark, menjelaskan dasar2 seleksi massa, teori poligen, mengkoinekan fenotipedan genotipe, menemukan variasi dalam homozigot, kritikus Darwinisme

Donald F. Jones (1890–1963), AS, menginvensi hibrida silang ganda yang menjadi teknologi pemicu industri benih hibrida

Georgii Karpechenko (1899–1941), Uni Soviet (sekarang Rusia), kajian awal allopoliploidi, dihukum mati karena dituduh anti-Lysenkoisme

Trofim Lysenko (1898–1976), Uni Soviet (sekarang Ukraina), tokoh dalam skandal pertanian di masa Stalin

Gregor Mendel (1822–1884), Kekaisaran Austria (sekarang Republik Ceko), perintis genetika modern

Ivan Vladimirovich Michurin (1855–1935), Uni Soviet (Rusia), menerapkan seleksi pada tanaman buah dan mengkaji teknik-teknik penanggulangan inkompatibilitas persilangan

Ingo Potrykus (1933– ), Jerman, perakit 'Golden Rice' dan ketua Golden Rice Humanitarian Board

Marcus Morton Rhoades (1903–1991), AS, menemukan dasar teori pemanfaatan galur mandul jantan

George Harrison Shull (1874–1954), AS, mengembangkan teknologi jagung hibrida

Baldur Stefansson, (1917-2002) Kanada, perintis kanola

Nazareno Strampelli , Italia, perintis pembuatan galur-galur gandum berdaya hasil tinggi

Nikolai Vavilov (1887–1943), Rusia/Uni Soviet, teoritisi penyebaran tumbuhan dunia, kurator tumbuhan berguna

Louis de Vilmorin (1816–1860), Perancis

Yuan Longping (1930– ), Tiongkok, mengembangkan teknologi padi hibrida di Cina

1.1 Latar Belakang

            Perkembangbiakan tanaman secara generatif adalah melalui prosesperkawinan / penyerbukan. Pembuahan sel telur dan perkembangannya hanyaakan terjadi jika butir serbuk sari sampai kepada stigma. Penyerbukan berbedadengan pembuahan, penyerbukan adalah peleburan gamet jantan dan gametbetina. Penyerbukan ada dua macam, yaitu penyerbukan sendiri dan penyerbukansilang.                                           Penyerbukan sendiri adalah proses penyerbukan kepala putik oleh serbuk sari yang berasal dari bunga itu sendiri atau dari bunga lain pada tumbuhan yangsama.Alat reproduksi tanaman adalah bunga dan pada bunga pada umumnyaterdapat struktur jantan (serbuk sari) dan betina (putik).

            Pada saat bertemunya serbuk sari ke kepala putik maka terjadilah proses penyerbukan yang nantinya akan menghasilkan  buah dan terdapat biji didalamnya untuk meneruskanketurunannya. Pola variasi genetik di alam sangat ditentukan oleh mekanismepenyerbukan pada tanaman. Dalam proses penyerbukan terdapat dua macampenyerbukan, yaitu penyerbukan terbuka (kasmogami) dan penyerbukan tertutup (kleistogami).                   Penyerbukan silang ialah proses perpindahan serbuk sari dari anther bungatumbuhan ke stigma bunga tumbuhan lain yang sama atau species yangberkerabat. Penyerbukan dapat dibantu oleh angin dan serangga, burung, keong,dan binatang kecil lain. Contoh tanaman yang menyerbuk sendiri adalah gandum,padi, kedelai dan lain-lain. Penyerbukan silang lebih umum terjadi dibandingdengan penyerbukan sendiri. Penyerbukan silang menghasilkan kombinasi satuanketurunan yang lebih beragam dari keduanya. Pengaruh langsung daripenyerbukan silang adalah banyaknya spesies dari produksi biji yang dihasilkandan bersifat lebih kuat dari turunannya.

Secara garis besar Teknik penyerbukan silang buatan:

1. Persiapan

         Pengamatan bunga : pembungaan, benang sari, putik 

         Mengumpulkan informasi mengenai : asal usul dan sifat tanaman, waktupenyerbukan yang baik 

         Pemilihan induk jantan dan betina

         Pemilihan bunga-bunga yang akan disilangkan

2.Kastrasi/emaskulasi

         Membuang semua benang sari dari sebuah kuncup bunga yang akandijadikan induk betina dalam penyerbukan silang

         Dimaksudkan untuk menghindarkan penyerbukan sendiri

         Dilakukan sebelum bunga mekar (putik dan benang sari belum masak)              

3. Isolasi

4. Pengumpulan dan penyimpanan serbuk sari

5. Melakukan penyerbukan silang 

6. Pelabelan

7. Pendeteksian Keberhasilan Persilangan Buatan

BAB II

.TINJAUAN PUSTAKA

        Bunga merupakan fase penting dalam proses pembentukan biji. Padadasarnya bunga terdiri dari beberapa organ, namun hanya dua organ saja yangterlibat dalam pembentukan biji, yaitu benang sari (stamen) dan putik (pistil).

            Benang sari menghasilkan serbuk sari yang masing-masing membentuk gametjantan. Sedangkan putik akan membentuk bakal biji (ovulum) yang mengandungtelur. Pada waktu proses penyerbukan, yaitu jatuhnya serbuk sari pada kepalaputik, terbentuklah tabung serbuk sari, kemudian berlangsung pembuahan antarasperma dengan telur. Proses akhir dari pembuahan ini adalah terbentuknya biji ( Hanum, 2008).                                                                                                                                            
          Agar persilangan berhasil perlu diketahui tujuan dan prioritas persilangan serta sifat sifat penting varietas atau spesies tetua yang akan disilangkan, terutamabiologi bunga dan teknik persilangan. Terdapat perbedaan karakter morfologibiologi bunga dalam hal arah tandan, bentuk dan posisi bunga hermaprodit,panjang tangkai, panjang tandan, serta waktu dan lamanya berbunga (Rudi, 1996).           
       Persiapan untuk melakukan kastrasi dan penyerbukan silang meliputi penyediaan alat-alat antara lain : pisau kecil yang tajam, gunting kecil, pinset dengan ujung yang runcing, jarum yang panjang dan lurus, alkohol (75-85%) atau spiritus dalam botol kecil untuk mensterilkan alat-alat tersebut, wadah untuk tempat benang sari, sikat kecil untuk mengeluarkan serbuk sari dari benang sari, kuas untuk meletakkan serbuk sari di atas kepala putik dan kaca pembesar untuk memeriksa kebersihan kepala putik. Penutupan bunga sebelum dan sesudah  penyerbukan dapat menggunakan kantong dari kain, kelambu, kantong plastik yang telah diberi lubang-lubang kecil untuk pernafasan (peredaran udara) atau isolatif, sesuai dengan ukuran bunga.

        Perlengkapan lain yang perlu disediakan yakni label dari kertas yang tahan air, selanjutnya label tersebut diberi nomor urut. Untuk keperluan penyerbukan silang antara jenis-jenis tertentu sebaiknya kertas label mempunyai warna tertentu, misalnya untuk persilangan A X B warna labelnya merah, untuk A X C warna labelnya putih, untuk D X B warnanya hijau dan seterusnya dengan warna lain.                                                    Kastrasi adalah kegiatan membersihkan bagian tanaman yang ada di sekitar bunga yang akan diemaskulasi dari kotoran, serangga, kuncup-kuncup bunga yang tidak dipakai serta organ tanaman lain yang mengganggu kegiatan persilangan. Membuang mahkota dan kelopak juga termasuk kegiatan kastrasi. Kastrasi umumnya menggunakan gunting, pisau atau pinset.                                                                                      
   Munculnya bunga jantan padatandan bunga berkisar antara 6-12 hari. Kastrasi dilakukan setiap hari sesuai dengan kemunculan bunga jantan tersebut. Ada beberapa cara untuk melakukankastrasi, yaitu: (1) menggunakan pompa pengisap, (2) dengan perlakuan alkohol,dan (3) secara manual dengan pinset. Kastrasi sebaiknya dilakukan pada pagi hari setelah persilangan pada saatbunga jantan mulai muncul tetapi belum pecah, biasanya 1-2 kali setelah persilangan. Hal ini dimaksudkan untuk mengurangi kerusakan mekanis tandanbunga. (Wawan, 2002).     

            Emaskulasi adalah kegiatan membuang alat kelamin jantan (stamen) pada tetua betina, sebelum bunga mekar atau sebelum terjadi penyerbukan sendiri. Emaskulasi terutama dilakukan pada tanaman berumah satu yang hermaprodit dan fertil. Cara emaskulasi tergantung pada morfologi bunganya. Beberapa metode emaskulasi yang umum digunakan adalah :

1. Metode Kliping atau Pinset

            Pada umumnya kuncup bunga dibuka dengan pinset atau dipotong dengan gunting, kemudian anter atau stamen dibuang dengan pinset. Cara ini mudah dilakukan pada tanaman yang bunganya relatif besar, misalnya cabai, kedelai, tomat dan tembakau. Cara emaskulasi ini praktis, murah dan mudah dilakukan, namun kemungkinan rusaknya putik dan pecahnya anter sangat besar, sehingga terjadinya penyerbukan sendiri sangat besar.

Adapun cara melakukan emaskulasi menggunakan metode ini adalah sebagai berikut :

a. Setelah dipilih bunga yang akan digunakan sebagai betina, bagian ujung kuncup   bunga dipotong dengan pisau silet atau gunting, sehingga kepala putiknya kelihatan jelas dari atas. Pekerjaan ini harus dilakukan dengan hati-hati jangan sampai putiknya turut terpotong atau rusak.

b. Mahkota dari kuncup bunga dibuka perlahan-lahan satu per satu dengan menggunakan pinset sampai semua benang sari terlihat jelas dari luar. Bila perlu semua mahkota dibuang.

c. Benang sari dapat dibuang satu per satu sampai habis dengan sebuah pinset.

d. Baik pinset, maupun gunting kecil dan alat lain yang dipakai untuk emaskulasi bunga harus steril. Setiap kali hendak di pakai, alat tersebut perlu dicelupkan ke dalam spiritus atau alkohol 75-85% dan kemudian dilap sampai kering dan bersih.

e. Setelah melakukan emaskulasi, pada tangkai bunga segera digantungkan sebuah label yang telah diberi nomor.

2. Metode Pompa Isap (Sucking Method)

            Teknik ini mudah dilakukan pada padi. Pada tahap awal metode ini relatif mahal, karena diperlukan biaya untuk pengadaan alat. Keuntungan menggunakan metode ono adalah kemungkinan rusaknya kepala putik (stigma) dan pecahnya anter dan penyerbukan sendiri sangat kecil. Teknik pengerjaannya adalah ujung bunga dibuka dengan gunting, kemudian anter dihisap keluar dengan alat pompa hisap.

3. Metode Pencelupan dengan Air Panas, Air Dingin atau Alkohol

            Untuk tanaman yang bunganya kecil-kecil, seperti sorghum, rumput-rumputan dan pakan, pembuangan stamen dengan menggunakan pinset atau gunting sangat sulit. Cara emaskulasi untuk jenis bunga ini adalah dengan mencelupkan bunga ke dalam air hangat yang mempunyai temperatur tertentu, biasanya antara 43-53 0C selama 1-10 menit. Cara ini mahal dan tidak praktis. Hal yang sama bisa dilakukan pada air dingin atau alkohol.

4. Metode Kimia

            Beberapa bahan kimia dapat mendorong terbentuknya mandul jantan (male sterile) pada tanaman. Bahan kimia tersebut diantaranya adalah GA3, sodium dichloroasetat, ethrel, GA4/7, 2,4 D, NAA. Caranya bahan tersebut disemprotkan pada bunga yang sedang kuncup dengan konsentrasi tertentu.

5. Metode Jantan Mandul

            Pada beberapa tanaman menyerbuk sendiri seperti barley, sorghum, atau padi pelaksanaan emaskulasinya sukar, maka bisa memanfaatkan tanaman mandul jantan yaitu yang anternya steril dan tidak menghasilkan polen yang viabel. Sifat mandul jantan ini bisa dikendalikan secara genetik maupun sitoplasmik.

            Isolasi dilakukan agar bunga yang telah diemaskulasi tidak terserbuki oleh serbuk sari asing. Dengan demikian baik bunga jantan maupun betina harus dikerudungi dengan kantung. Kantung bisa terbuat dari kertas tahan air, kain, plastik, selotipe dan lain-lain. Ukuran kantung disesuaikan dengan ukuran bunga tanaman yang bersangkutan. Kantong tersebut harus memenuhi syarat-syarat berikut :

1. Kuat dan tahan hujan lebat dan panas terik matahari.

2. Tidak mengganggu pernafasan bunga yang dibungkus

3. Bila terkena air hujan dapat lekas kering, airnya dapat lekas menguap

     4. Bahan yang dipakai untuk kantong tidak enak rasanya, agar tidak dimakan oleh serangga atau binatang-binatang lainnya.

     5. Kantongnya cukup besar, sehingga bila ada hujan turun, bunganya tidak akan menempel pada kantong. Kantong tersebut dapat berbentuk silinder, yang diperkuat dengan kerangka dari kawat atau bambu. Bila bunga yang dibungkus itu kecil, cukuplah bunga itu ditutup dengan sebuah tudung plastik berukuran kecil.

            Pengumpulan serbuk sari dari pohon tetua jantan dapat dimulai beberapa jam sebelum kuncup-kuncup bunga itu mekar. Bila letak pohon tetua betina jauh dari pohon tetua jantan, maka pengangkutan kuncup-kuncup bunga dari tetua jantan ke tetua betina akan memakan waktu yang lama. Agar kuncup bunga itu tidak lekas layu dan tahan lama dalam keadaan segar, hendaknya kuncup bunga itu dipetik dan diangkut pada pagi hari sebelum matahari terbit atau pada sore hari setelah matahari terbenam.

            Serbuk sari adalah mahluk hidup, yang mempunyai umur terbatas dan kemudian mati. Mutu serbuk sari dapat dipengaruhi oleh banyak faktor antara lain :

     1. Kelembaban udara, pada kelembaban udara relatif yang tinggi serbuk sari tidak tahan disimpan lama. Penyimpanan serbuk sari di tempat lembab akan berakibat buruk, karena berpeluang berjangkit cendawan dan bakteri yang dapat menyebabkan serbuk sari lekas mati.

     2. Umur serbuk sari, makin tua umur serbuk sari, makin lamban akan perkecambahannya dan tabung sari yang terbentuk akan lebih pendek. Selain itu persentase butir-butir serbuk sari yang hidup akan terus menurun sampai pada suatu saat tidak ada serbuk sari lagi yang dapat berkecambah.

     3. Suhu udara, pada tempat yang udaranya kering dan pada suhu rendah, serbuk sari dapat disimpan sampai beberapa minggu dalam keadaan tertutup.

            Di laboratorium, serbuk sari biasanya disimpan pada suhu antara 2-8 ^OC dan pada kelembaban udara antara 10% sampai 50%. Penyimpanannya dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut: terlebih dahulu serbuk sarinya dimasukkan ke dalam tabung gelas. Kemudian tabungnya diletakkan dalam exsicator (desiccator) yang telah diisi dengan CaCl2 atau dengan larutan H2SO4 pada konsentrasi tertentu, misalnya antara 10-70%. Maksudnya agar dapat menyerap uap air dari udara cukup banyak. Untuk menyimpan serbuk sari bunga karet dari jenis No. PR 107 biasanya dipakai konsentrasi 27% H2SO4 dan untuk serbuk sari dari jenis karet No. AV 157 dipakai konsentrasi 35% H2SO4.

                Pengumpulan Tepung Sari Tepung sari dikumpulkan dengan dua cara, yaitu: 1.Mengambil kotak sari yang belum pecah dengan pinset, dikumpulkan pada suatu tempat (petridish), kemudian digerus sampai halus dan diberi air steril. Setelah itu, tepung sari siap digunakan untuk persilangan dengan cara mengoleskan gerusan tersebut ke bunga betina yang sudah dipilih dan masihreseptif. 2. Tepung sari ditampung dalam botol kecil berdiameter 1,50 cm dan panjang 6cm. Botol digantung atau dikaitkan pada tangkai batang atau tangkai tandan dengan menggunakan perekat, kemudian bagian ujung botol ditutup dengan alumenium foil .

            Keesokan harinya botol tersebut dikumpulkan. Sebelum dikumpulkan, botol-botol tersebut diketuk-ketuk dengan jari telunjuk agar tepung sari barjatuhan ke dalam botol. Tepung sari yang sudah tertampung siap digunakan sebagai bahan untuk persilangan dengan menambahkan air + 2 ml,kemudian diaduk dengan kuas dan dioleskan ke tandan bunga betina yangsudah dipilih (Hamid, 1989).

            Penyerbukan buatan dilakukan antara tanaman yang berbeda genetiknya. Pelaksanaannya terdiri dari pengumpulan polen (serbuk sari) yang viabel atau anter dari tanaman tetua jantan yang sehat, kemudian menyerbukannya ke stigma tetua betina yang telah dilakukan emaskulasi.

            Saat yang paling baik untuk melakukan persilangan buatan adalah padasaat bunga betina telah mekar ½ sampai 3/4 bagian dan kepala putik berwarnaputih. Pada saat itu, bunga jantan (benang sari) pada tandan tersebut belum masak atau pecah.

Beberapa cara penyerbukan buatan yang bisa dilakukan adalah:

1. Tandan bunga yang telah dikastrasi diserbuki tepung sari dengan menggunakan kuas.

Tepung sari bisa dalam keadaan kering atau basah (dilarutkan dalam + 2ml air steril), kemudian dioleskan pada kepala putik. Persilangan dilakukan 2-3kali sampai bunga betina tidak reseptif lagi.

2. Tandan bunga betina yang telah reseptif ditempelkan pada tandan bunga jantan yang telah mekar dan tepung sarinya telah pecah.

3. Tandan bunga betina yang masih reseptif tetapi belum pecah kotak sarinya diolesi bunga jantan yang kotak sarinya telah pecah. Persilangan diulang 2-3kali pada hari berikutnya. Kastrasi dilakukan 1-2 hari setelah persilangansampai seluruh bunga jantan dalam satu tandan habis (Paristiyani, 2008).

            Ukuran dan bentuk label berbeda-beda. Pada dasarnya label terbuat dari kertas keras tahan air, atau plastik. Pada label antara lain tertulis informasi tentang: (1) Nomor yang berhubungan dengan lapangan, (2) Waktu emaskulasi, (3) waktu penyerbukan, (4) Nama tetua jantan dan betina, (5) Kode pemulia/penyilang.

            Pendeteksian Keberhasilan Persilangan Buatan ,keberhasilan suatu persilangan buatan dapat dilihat kira-kira satu minggu setelah dilakukan penyerbukan (Gambar 6). Jika calon buah mulai membesar dan tidak rontok maka kemungkinan telah terjadi pembuahan. Sebaliknya, jika calon buah tidak membesar atau rontok maka kemungkinan telah terjadi kegagalan pembuahan. Keberhasilan penyerbukan buatan yang kemudian diikuti oleh pembuahan dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah kompatibilitas tetua, ketepatan waktu reseptif betina dan antesis jantan, kesuburan tanaman serta faktor lingkungan.  

            Kompatibilitas tetua terkait dengan gen-gen yang terkandung pada tetua jantan dan betina. Waktu reseptif betina dan antesis jantan dapat dilihat ciri morfologi bunga. Bunga yang terbaik adalah bunga yang akan mekar pada hari tersebut. Sementara itu, faktor lingkungan yang berpengaruh pada keberhasilan persilangan buatan adalah curah hujan, cahaya mahatari, kelembaban dan suhu. Curah hujan dan suhu tinggi akan menyebabkan rendahnya keberhasilan persilangan buatan.

            Pada persilangan buatan tanaman hermaprodit atau juga tanaman lainnya, biji yang dihasilkan belum tentu merupakan hasil persilangan buatan. Bisa jadi biji tersebut merupakan hasil selfing (untuk bunga hermaprodit) atau hasil persilangan tanaman lain (karena proses isolasi yang tidak sempurna). Hal tersebut dapat dideteksi dengan bantuan penanda, baik berupa penanda morfologi maupun penanda molekuler.

            Sifat kualitatif tanaman dapat digunakan sebagai penanda morfologi. Sebagai contoh buah muda cabai ada yang berwana hijau tua, hijau muda, kuning atau atau ungu. Buah muda cabai dapat digunakan sebagai penanda morfologi. Jika cabai dengan buah berwarna hijau tua disilangkan dengan cabai dengan buah berwarna ungu maka akan menghasilkan F1 dengan buah berwarna ungu. Jika buah F1 yang dihasilkan tidak berwarna ungu maka kemungkinan terjadi selfing atau penyerbukan dari serbuk sari cabai lain. Hal yang sama dapat digunakan untuk penanda molekuler.

            Pada biji tanaman yang ada pengaruh metaxenia seperti jagung, keberhasilan persilangan buatan sudah dapat dideteksi tanpa menanam F1. Jagung yang seharusnya mempunyai warna biji putih jika diserbuki dengan serbuk sari jagung dengan warna biji kuning akan berwarna kuning. Contoh lain adalah jagung manis jika diserbuki oleh jagung tidak manis akan menghasilkan biji-biji yang tidak manis.                             Pada pengamatan morfologi bunga, yang digunakan sebagai objek pengamatan adalah bunga tembakau. Bunga tembakau termasuk bunga dalam golongan jenis tercampur, berumah dua (hermafrodit) memiliki rumus bunga , , K 5, C 5, A5, G1.                                                                                                               Bila dillihat dari bentuk bunganya yang kecil dan letak putik dan benang sari saling berdekatan dan selalu menempel, bunga cabai termasuk melakukan penyerbukan sendiri (autogami).                                                                                               Teknik hibridisasi atau penyerbukan silang buatan adalah teknik yangdimaksudkan untuk menggabungkan sifat-sifat baik yang dimiliki oleh induk jantan dan induk betina, dengan harapan akan diperoleh keturunan yang memilikigabungan dari sifat-sifat baik tersebut. Sebelum melakukan hibridisasi dilakukan langkah kastrasi yaitu pengebirian organ kelamin jantan yang mendekati matang.            
       Teknik tersebut dilakukan sebelum bunga mekar (putik dan benang sari belummasak). Langkah kastrasi dlakukan untuk mencegah terjadinya penyerbukan sendiri secara alami yang tidak diinginkan, sehingga bila tidak dilakukan kastrasimaka bunga tersebut akan melakukan penyerbukan sendiri secara alami danapabila telah terjadi penyerbukan maka teknik hibridisasi tidak akan bisadilakukan.                                                                                                           
      Teknik kastrasi biasanya dilakukan pada pagi hari sebelum bunga mekar dan benang sari yang belum matang masih dalam keadaan bagus. Dan teknik hibridisasi dilakukan pada sore atau pagi hari. Teknik kastrasi dan hibridisasi yangmemperhitungkan waktu dimaksudkan untuk mencegah terjadinya kegagalandalam kastrasi dan hibridisasi. Pada teknik kastrasi, pada pagi hari dilakukansebelum bunga mekar dan belum melakukan penyerbukan, hal itu dikarenakanbunga pada umumnya mekar sempurna dan masih dalam keadaan segar padapukul 06.00 hingga 08.00. apabila dilakukan kastrasi lewat pagi hari dan sesudahbunga mekar, maka serbuk sari akan terlebih dahulu menyerbuki bunga betina danteknik hibridisasi akan gagal dan tidak dapat dilakukan.                                                                                                          
     Teknik hibridisasi dilakukan pada pagi atau sore hari bertujuan untuk menambah kemungkinan berhasil karena pada pagi hari atau sore hari bungamekar sempurna dan dalam keadaan segar. Pada saat matang, putik akan menghasilkan suatu cairan pelekat yang digunakan untuk melekatkan benang sari.Pada siang hari cairan tersebut akan kering dan jika dilakukan hibridisasi makakemungkinan besar benang sari tidak akan menempel pada kepala putik dankeberhasilan hibridisasi akan berkurang.                                                                             
        Benang sari yang disimpan terlalu lama setelah kastrasi juga tidak baik karena akan menurunkan kualtitas sel spermajantan. Setelah melakukan kastrasi maka perlakuan hibridisasi diharapkan dilakukan pada hari yang sama yaitu kastrasi pada pagi hari sebelum matahari terbit dan hibridisasi pada sore harinnya pada hari yang sama.Pada bunga, terkadang terjadi inkompatibilitas. Inkompatibilitas adalah gejala kegagalan tanaman dengan tepung sari dan bakal biji yang normal untuk membuat biji sebagai akibat penghalang fisiologis, sehingga tidak terjadi pembuahan. Pada bunga yang mengalami inkompatibilitas tidak akan dapatmelakukan penyerbukan secara alami dan harus dilakukan perlakuan penyerbukansecara buatan. Ada beberapa teknik dalam cara mengatasi penyerbukan bungayang inkompatibel yaitu dengan cara Suhu tinggi. Pistil yg diekspos sampai suhu 60 ^oC, untuk merangsang kesuburan. Cara lain yaitu Irradiasi. Pada Solanaceae, X-ray atau gamma ray untuk menginduksi kesuburan sementara. Dengan cara yang lebih sederhana yaitu Polinasi berganda, Polinasi kuncup (bud pollination):  polinasi biasanya dilakukan 1 ± 2 hari sebelum bunga mekar/anthesism, Surgicaltechnique : potong/hilangkan stigma dan pollen diletakkan pada potongan style.

BAB III

BAHAN DAN METODA

3.1 Waktu dan Tempat

            Praktikum ini dilakukan di rumah kaca Fakultas Pertanian Universitas Andalas Padang pada hari rabu tanggal 2 november 2011 pada pukul 10.30 WIB sampai selesai

3.2 Bahan dan alat

 Bahan yang diperlukan pada praktikum ini adalah ,  Bunga tanaman padi  (jantan & betina) beda varietas , Kertas sampul, Kertas label . Sedangkan alat yang diperlukan adalah  Pollen bag, Ear tube, dan Pinset.   

3.3 Cara Kerja

            Pertama tama dilakukan Persiapan yaitu Pengamatan bunga : pembungaan, benang sari, putik , selanjutnya mengumpulkan informasi mengenai  asal usul dan sifat tanaman, waktu penyerbukan yang baik  ,  pemilihan induk jantan dan betina, pemilihan bunga-bunga yang akan disilangkan. Langkah selanjutnya adalah Kastrasi/emaskulasi yaitu membuang semua benang sari dari sebuah kuncup bunga yang akan  dijadikan induk betina dalam penyerbukan silang dimaksudkan untuk menghindarkan penyerbukan sendiri ,dilakukan sebelum bunga mekar (putik dan benang sari belum masak)             

            Kemudian dilakukan Isolasi , langkah selanjutnya adalah pengumpulan dan penyimpanan serbuk sarikemudian melakukan penyerbukan silang selanjutnya dilakukan Pelabelan dan langkah terakhir adalah pendeteksian Keberhasilan Persilangan Buatan.

BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

            Tanaman Padi termasuk bunga hermafrodit karena organ kelamin jantan dan organ kelamin betina terletak pada satu bunga yang sama. Jika dilihat dari bentuk bunga, organ kelamin jantan dan organ kelamin betina yang letaknya berdekatan maka bunga tersebut melakukan penyerbukan secara autogami (penyerbukan sendiri). Alasan dilakukan kastrasi pada pagi hari sebelum matahari terbit dan sebelum bunga mekar adalah untuk mencegah penyerbukan secara alami pada saat bunga sudah mekar dan pada teknik hibridisasi dilakukan pada pagi atau sorehari karena putik dapat menagkap serbuk sari dengan sempurna pada saat keadaan putik masih segar. 

4.2 Saran

            Saran saya pada praktikum berikutnya adalah agar para praktikan dapat melakukan persilangan buatan ini harus melakukannya dengan sungguh sungguh dan teliti khususnya dalam pencabutan alat kelamin jantan. Dan agar lebih terlatih lagi sebaiknya teknik persilangan ini dilakukan berkali kali.

Tujuan

Tujuan dari praktikum ini adalah untuk melatih mahasiswa melakukanpersilangan dan penyerbukan sendiri.

Bahan dan Metode



Alat persilangan1.

Seperangkat alat kastrasi yang terdiri dari gunting, pinset, label, alat tulis,keertas, dan benang2.

Kantong kertas (sungkup)



Bahan tanaman1.

Cabai varietas Titi Super2.

Cabai genotip F8009019-3-1Secara umum, tahapan hibridisasi adalah persiapan, kastrasi, emaskulasiatau pengibirian, isolasi, pengumpulan serbuk sari, pollenisasi (penyerbukan), danlabelisasi (pelabelan).Pada teknik hibridisasi buatan hal pertama yang dilakukan adalahpemilihan tetua. Pemilihan tetua tergantung pada karakter apa yang dibutuhkanoleh pemulia tanaman. Pemilihan karakter kualitatif jauh lebih mudahdibandingkan dengan karakter kuantitatif, karena perbedaan fenotip belum tentudisebabkan oleh genotip yang berbeda. Emaskulasi merupakan langkah keduasetelah pemilihan tetua. Emaskulasi adalah pembuangan alat kelamin jantan padatetua yang ditujukan sebagai tetua betina. Emaskulasi dapat dilakukan denganbeberapa cara yaitu; secara mekanis, fisika, dan kimia. Pada praktikum kali iniemaskulasi dilakukan secara mekanis. Penyungkupan dan pelabelan dilakukansetelah emaskulasi selesai dilakukan dengan tujuan agar terhindar daripenyerbukan yang tidak diinginkan dan untuk menghindari kesalahan. Setelahemaskulasi selesai, dilanjutkan dengan kegiatan penyerbukan. Penyerbukandilakukan tergantung kepada serbuksari matang dan kepala putik reseptif. Waktuyang diperlukan untuk emaskulasi sampai penyerbukan cukup bervariasi padabeberapa jenis tanaman (Nasir, 2001).

PENDAHULUAN

Latar belakang

            Hibridisasi (persilangan) adalah penyerbukan silang antara tetua yang berbeda susunan genetiknya. Pada tanaman menyerbuk sendiri hibridisasi merupakan langkah awal pada program pemuliaan setelah dilakukan pemilihan tetua. Umumnya program pemuliaan tanaman menyerbuk sendiri dimulai dengan menyilangkan dua tetua homozigot yang berbeda genotipenya. Pada tanaman menyerbuk silang, hibridisasi biasanya digunakan untuk menguji potensi tetua atau pengujian ketegaran hibrida dalam rangka pembentukan varietas hibrida. Selain itu, hibridisasi juga dimaksugkan untuk memperluas keragaman.

            Tujuan utama melakukan persilangan adalah (1) Menggabungkan semua sifat baik ke dalam satu genotipe baru; (2) Memperluas keragaman genetik; (3). Memanfaatkan vigor hibrida; atau (4) Menguji potensi tetua (uji turunan). Dari keempat tujuan utama ini dapat disimpulkan bahwa hibridisasi memiliki peranan penting dalam pemuliaan tanaman, terutama dalam hal memperluas keragaman dan mendapatkan varietas unggul yang diinginkan. Seleksi akan efektif apabila populasi yang diseleksi mempunyai keragaman genetik yang luas.

            Varietas unggul baru dari tanaman menyerbuk sendiri biasanya merupakan hasil seleksi pada populasi keturunan hasil persilangan. Sebaliknya, pembentukan hibrida unggul pada tanaman menyerbuk silang harus diawali dengan menyerbuk sendiri secara buatan. Keberhasilan penyerbukan buatan sangat tergantung pada faktor internal (tanaman) dan faktor eksternal (cuaca). Faktor internal yang terpenting adalah saat masaknya kelamin. Penyerbukan buatan sebaiknya dilakukan pada saat serbuk sari (pollen) sudah masak tetapi belum mati dan putik siap untuk dibuahi (reseptif). Cuaca yang cerah dan tidak ada angin akan mendukung keberhasilan penyerbukan.

Tujuan

            Praktikum kali ini bertujuan mempelajari proses, tahap-tahap hibridisasi buatan pada tanaman serta mendapatkan varietas unggu baru yang sesuai dengan keinginan.

BAHAN DAN METODE

Waktu dan Tempat

            Praktikum dilakukan pada 11 Maret 2011 di kebun percobaan Leuwikopo Fakultas Pertanian Institut Pertanian Bogor

Teknik Hibridisasi Buatan

            Pada garis besarnya persilangan mencakup kegiatan (1) persiapan, (2) kastrasi, (3) emaskulasi, (4) Isolasi, (5) pengumpulan serbuk sari, (6) penyerbukan dan (7) pelabelan.

Persiapan

            Persiapan untuk melakukan kastrasi dan penyerbukan silang meliputi penyediaan alat-alat antara lain : pisau kecil yang tajam, gunting kecil, pinset dengan ujung yang runcing, jarum yang panjang dan lurus, alkohol (75-85%) atau spiritus dalam botol kecil untuk mensterilkan alat-alat tersebut, wadah untuk tempat benang sari, sikat kecil untuk mengeluarkan serbuk sari dari benang sari, kuas untuk meletakkan serbuk sari di atas kepala putik dan kaca pembesar untuk memeriksa kebersihan kepala putik.

            Penutupan bunga sebelum dan sesudah  penyerbukan dapat menggunakan kantong dari kain, kelambu, kantong plastik yang telah diberi lubang-lubang kecil untuk pernafasan (peredaran udara) atau isolatif, sesuai dengan ukuran bunga.

            Perlengkapan lain yang perlu disediakan yakni label dari kertas yang tahan air, selanjutnya label tersebut diberi nomor urut. Untuk keperluan penyerbukan silang antara jenis-jenis tertentu sebaiknya kertas label mempunyai warna tertentu, misalnya untuk persilangan A X B warna labelnya merah, untuk A X C warna labelnya putih, untuk D X B warnanya hijau dan seterusnya dengan warna lain.

Kastrasi

            Kastrasi adalah kegiatan membersihkan bagian tanaman yang ada di sekitar bunga yang akan diemaskulasi dari kotoran, serangga, kuncup-kuncup bunga yang tidak dipakai serta organ tanaman lain yang mengganggu kegiatan persilangan. Membuang mahkota dan kelopak juga termasuk kegiatan kastrasi. Kastrasi umumnya menggunakan gunting, pisau atau pinset.

Emaskulasi

            Emaskulasi adalah kegiatan membuang alat kelamin jantan (stamen) pada tetua betina, sebelum bunga mekar atau sebelum terjadi penyerbukan sendiri. Emaskulasi terutama dilakukan pada tanaman berumah satu yang hermaprodit dan fertil. Cara emaskulasi tergantung pada morfologi bunganya. Beberapa metode emaskulasi yang umum digunakan adalah :

1. Metode Kliping atau Pinset

            Pada umumnya kuncup bunga dibuka dengan pinset atau dipotong dengan gunting, kemudian anter atau stamen dibuang dengan pinset. Cara ini mudah dilakukan pada tanaman yang bunganya relatif besar, misalnya cabai, kedelai, tomat dan tembakau. Cara emaskulasi ini praktis, murah dan mudah dilakukan, namun kemungkinan rusaknya putik dan pecahnya anter sangat besar, sehingga terjadinya penyerbukan sendiri sangat besar.

            Adapun cara melakukan emaskulasi menggunakan metode ini adalah sebagai berikut :

a. Setelah dipilih bunga yang akan digunakan sebagai betina, bagian ujung kuncup   bunga dipotong dengan pisau silet atau gunting, sehingga kepala putiknya kelihatan jelas dari atas. Pekerjaan ini harus dilakukan dengan hati-hati jangan sampai putiknya turut terpotong atau rusak.

b. Mahkota dari kuncup bunga dibuka perlahan-lahan satu per satu dengan menggunakan pinset sampai semua benang sari terlihat jelas dari luar. Bila perlu semua mahkota dibuang.

c. Benang sari dapat dibuang satu per satu sampai habis dengan sebuah pinset.

d. Baik pinset, maupun gunting kecil dan alat lain yang dipakai untuk emaskulasi bunga harus steril. Setiap kali hendak di pakai, alat tersebut perlu dicelupkan ke dalam spiritus atau alkohol 75-85% dan kemudian dilap sampai kering dan bersih.

e. Setelah melakukan emaskulasi, pada tangkai bunga segera digantungkan sebuah label yang telah diberi nomor.

2. Metode Pompa Isap (Sucking Method)

            Teknik ini mudah dilakukan pada padi. Pada tahap awal metode ini relatif mahal, karena diperlukan biaya untuk pengadaan alat. Keuntungan menggunakan metode ono adalah kemungkinan rusaknya kepala putik (stigma) dan pecahnya anter dan penyerbukan sendiri sangat kecil. Teknik pengerjaannya adalah ujung bunga dibuka dengan gunting, kemudian anter dihisap keluar dengan alat pompa hisap.

3. Metode Pencelupan dengan Air Panas, Air Dingin atau Alkohol

            Untuk tanaman yang bunganya kecil-kecil, seperti sorghum, rumput-rumputan dan pakan, pembuangan stamen dengan menggunakan pinset atau gunting sangat sulit. Cara emaskulasi untuk jenis bunga ini adalah dengan mencelupkan bunga ke dalam air hangat yang mempunyai temperatur tertentu, biasanya antara 43-53 0C selama 1-10 menit. Cara ini mahal dan tidak praktis. Hal yang sama bisa dilakukan pada air dingin atau alkohol.

4. Metode Kimia

            Beberapa bahan kimia dapat mendorong terbentuknya mandul jantan (male sterile) pada tanaman. Bahan kimia tersebut diantaranya adalah GA3, sodium dichloroasetat, ethrel, GA4/7, 2,4 D, NAA. Caranya bahan tersebut disemprotkan pada bunga yang sedang kuncup dengan konsentrasi tertentu.

5. Metode Jantan Mandul

            Pada beberapa tanaman menyerbuk sendiri seperti barley, sorghum, atau padi pelaksanaan emaskulasinya sukar, maka bisa memanfaatkan tanaman mandul jantan yaitu yang anternya steril dan tidak menghasilkan polen yang viabel. Sifat mandul jantan ini bisa dikendalikan secara genetik maupun sitoplasmik.

           

Isolasi

            Isolasi dilakukan agar bunga yang telah diemaskulasi tidak terserbuki oleh serbuk sari asing. Dengan demikian baik bunga jantan maupun betina harus dikerudungi dengan kantung. Kantung bisa terbuat dari kertas tahan air, kain, plastik, selotipe dan lain-lain. Ukuran kantung disesuaikan dengan ukuran bunga tanaman yang bersangkutan. Kantong tersebut harus memenuhi syarat-syarat berikut :

1. Kuat dan tahan hujan lebat dan panas terik matahari.

2. Tidak mengganggu pernafasan bunga yang dibungkus

3. Bila terkena air hujan dapat lekas kering, airnya dapat lekas menguap

4. Bahan yang dipakai untuk kantong tidak enak rasanya, agar tidak dimakan oleh serangga atau binatang-binatang lainnya.

5. Kantongnya cukup besar, sehingga bila ada hujan turun, bunganya tidak akan menempel pada kantong. Kantong tersebut dapat berbentuk silinder, yang diperkuat dengan kerangka dari kawat atau bambu. Bila bunga yang dibungkus itu kecil, cukuplah bunga itu ditutup dengan sebuah tudung plastik berukuran kecil.

Pengumpulan Serbuk Sari

            Pengumpulan serbuk sari dari pohon tetua jantan dapat dimulai beberapa jam sebelum kuncup-kuncup bunga itu mekar. Bila letak pohon tetua betina jauh dari pohon tetua jantan, maka pengangkutan kuncup-kuncup bunga dari tetua jantan ke tetua betina akan memakan waktu yang lama. Agar kuncup bunga itu tidak lekas layu dan tahan lama dalam keadaan segar, hendaknya kuncup bunga itu dipetik dan diangkut pada pagi hari sebelum matahari terbit atau pada sore hari setelah matahari terbenam.

            Serbuk sari adalah mahluk hidup, yang mempunyai umur terbatas dan kemudian mati. Mutu serbuk sari dapat dipengaruhi oleh banyak faktor antara lain :

1. Kelembaban udara, pada kelembaban udara relatif yang tinggi serbuk sari tidak tahan disimpan lama. Penyimpanan serbuk sari di tempat lembab akan berakibat buruk, karena berpeluang berjangkit cendawan dan bakteri yang dapat menyebabkan serbuk sari lekas mati.

2. Umur serbuk sari, makin tua umur serbuk sari, makin lamban akan perkecambahannya dan tabung sari yang terbentuk akan lebih pendek. Selain itu persentase butir-butir serbuk sari yang hidup akan terus menurun sampai pada suatu saat tidak ada serbuk sari lagi yang dapat berkecambah.

3. Suhu udara, pada tempat yang udaranya kering dan pada suhu rendah, serbuk sari dapat disimpan sampai beberapa minggu dalam keadaan tertutup.

            Di laboratorium, serbuk sari biasanya disimpan pada suhu antara 2-8 0C dan pada kelembaban udara antara 10% sampai 50%. Penyimpanannya dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut: terlebih dahulu serbuk sarinya dimasukkan ke dalam

tabung gelas. Kemudian tabungnya diletakkan dalam exsicator (desiccator) yang telah diisi dengan CaCl2 atau dengan larutan H2SO4 pada konsentrasi tertentu, misalnya antara 10-70%. Maksudnya agar dapat menyerap uap air dari udara cukup banyak. Untuk menyimpan serbuk sari bunga karet dari jenis No. PR 107 biasanya dipakai konsentrasi 27% H2SO4 dan untuk serbuk sari dari jenis karet No. AV 157 dipakai konsentrasi 35% H2SO4.

Penyerbukan

            Penyerbukan buatan dilakukan antara tanaman yang berbeda genetiknya. Pelaksanaannya terdiri dari pengumpulan polen (serbuk sari) yang viabel atau anter dari tanaman tetua jantan yang sehat, kemudian menyerbukannya ke stigma tetua betina yang telah dilakukan emaskulasi. Cara melakukan penyerbukan :

1. Menggunakan kuas, pinset, tusuk gigi yang steril, yaitu dengan mencelupkan alat-alat tersebut ke alkohol pekat, biarkan kering kemudian celupkan ke polen dan oleskan ke stigma.

2. Mengguncangkan bunga jantan di atas bunga betina, sehingga polen jantan jatuh ke stigma bunga tetua betina yang telah diemaskulasi. Cara ini biasanya digunakan untuk persilangan padi dan jagung.

Pelabelan

            Ukuran dan bentuk label berbeda-beda. Pada dasarnya label terbuat dari kertas keras tahan air, atau plastik. Pada label antara lain tertulis informasi tentang: (1) Nomor yang berhubungan dengan lapangan, (2) Waktu emaskulasi, (3) waktu penyerbukan, (4) Nama tetua jantan dan betina, (5) Kode pemulia/penyilang.

Pendeteksian Keberhasilan Persilangan Buatan

            Keberhasilan suatu persilangan buatan dapat dilihat kira-kira satu minggu setelah dilakukan penyerbukan (Gambar 6). Jika calon buah mulai membesar dan tidak rontok maka kemungkinan telah terjadi pembuahan. Sebaliknya, jika calon buah tidak membesar atau rontok maka kemungkinan telah terjadi kegagalan pembuahan. Keberhasilan penyerbukan buatan yang kemudian diikuti oleh pembuahan dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah kompatibilitas tetua, ketepatan waktu reseptif betina dan antesis jantan, kesuburan tanaman serta faktor lingkungan. Kompatibilitas tetua terkait dengan gen-gen yang terkandung pada tetua jantan dan betina. Waktu reseptif betina dan antesis jantan dapat dilihat ciri morfologi bunga. Bunga yang terbaik adalah bunga yang akan mekar pada hari tersebut. Sementara itu, faktor lingkungan yang berpengaruh pada keberhasilan persilangan buatan adalah curah hujan, cahaya mahatari, kelembaban dan suhu. Curah hujan dan suhu tinggi akan menyebabkan rendahnya keberhasilan persilangan buatan.

            Pada persilangan buatan tanaman hermaprodit atau juga tanaman lainnya, biji yang dihasilkan belum tentu merupakan hasil persilangan buatan. Bisa jadi biji tersebut merupakan hasil selfing (untuk bunga hermaprodit) atau hasil persilangan tanaman lain (karena proses isolasi yang tidak sempurna). Hal tersebut dapat dideteksi dengan bantuan penanda, baik berupa penanda morfologi maupun penanda molekuler.

            Sifat kualitatif tanaman dapat digunakan sebagai penanda morfologi. Sebagai contoh buah muda cabai ada yang berwana hijau tua, hijau muda, kuning atau atau ungu. Buah muda cabai dapat digunakan sebagai penanda morfologi. Jika cabai dengan buah berwarna hijau tua disilangkan dengan cabai dengan buah berwarna ungu maka akan menghasilkan F1 dengan buah berwarna ungu. Jika buah F1 yang dihasilkan tidak berwarna ungu maka kemungkinan terjadi selfing atau penyerbukan dari serbuk sari cabai lain. Hal yang sama dapat digunakan untuk penanda molekuler.

            Pada biji tanaman yang ada pengaruh metaxenia seperti jagung, keberhasilan persilangan buatan sudah dapat dideteksi tanpa menanam F1. Jagung yang seharusnya mempunyai warna biji putih jika diserbuki dengan serbuk sari jagung dengan warna biji kuning akan berwarna kuning. Contoh lain adalah jagung manis jika diserbuki oleh jagung tidak manis akan menghasilkan biji-biji yang tidak manis.

Karateristik indukan

  1.      Indukan betina

a.       Daun

         Bentuk daun lanceolate

         Warna daun hijau

b.      Batang

         Bentuk batang cylindrikal

c.       Buah

         Bentuk buah elongate

         Warna buah muda hijau

         Warna buah matang merah

d.      Bunga

         Posisi bunga pendant

         Jumlah bunga per axil 1

e.       Tipe pertumbuhan tanaman

         Erect

f.       Tipe penyerbukan

         Penyerbukan sendiri

1.      Indukan jantan

a.       Daun

         Bentuk daun lanceolate

         Warna daun hijau

b.      Batang

         Bentuk batang cylindrikal

c.       Buah

         Bentuk buah tiangular

         Warna buah muda hijau

         Warna buah matang merah

d.      Bunga

         Posisi bunga intermediate

         Jumlah bunga per axil 1

e.       Tipe pertumbuhan tanaman

         intermediate

f.       Tipe penyerbukan

         Penyerbukan sendiri

Teknik persilangan (Hibridisasi buatan) Cabai

1.      Persiapan

Proses ini meliputi :

         Menyiapkan peralatan yang dibutuhkan saat melakukan persilangan cabai

         Mengetahui morfologi cabai dan reproduksi cabai

         Pemilihan tetua betina dan tetua jantan yang ingin disilangkan

2.      Kastrasi

Proses ini meliputi :

         Pembersihan/ pembuangan bagian tanaman yang ada disekitar bunga yang akan diemaskulasi dari kotoran, serangga, kuncup-kuncup bunga yang tidak dipakai, organ tanaman lain yang menggangu persilangan, serta pembuangan mahkota dan kelopak cabai

3.      Emaskulasi

Yaitu kegiatan membuang alat kelamin jantan (stamen)pada tetua betina yang akan disilangkan. Metode emaskulasi yang digunaan pada praktikum persilangan cabai ini adalah Metode Kliping atau Pinset

4.      Pengumpulan serbuk sari

Yaitu kegiatan mengambil serbuk sari dari tetua jantan yang telah dipilih sebelumnya. Pada praktikum ini alat yang digunkan untuk mengambil serbuk sari adalah pinset.

5.      Penyerbukan

Yaitu meletakkan serbuk sari yan telah diambil dari tetua jantan kekepala putik tetua betina.

6.      Isolasi

Isolasi adalah kegiatan menutup bunga tetua betina yang telah dilakukan persilangan dengan menggunakan solatip atau sejenisnya, dengn tujuan gr serbuk sari dari tanaman yang lain tidak menempel pada putik tetua betina yang disilangkan.

7.      Pelabelan

DAFTAR PUSTAKA

Sujiprihati, S., M. Syukur, dan R. Yunianti. 2010. Teknik Persilangan Buatan.       http:// muhsyukur.staff.ipb.ac.id/files/2010/12/TEKNIK-ERSILANGAN-      BUATAN.pdf  [27 Februari 2011]

[Anonim]. 2011. http://www.scribd.com/doc/45675663/Acara-3x [27 Februari         2001]

[Anonim]. 2011. http://biologicalsciencesukarno.blogspot.com/2010_04_02_        archive.html [27 Februari 2011]

http://id.wikipedia.org/wiki/Pemuliaan_tanaman

Hamid, 1989. Pemuliaan pada Tanaman Lada. Makalah pada LatihanTeknik Pemuliaan Tanaman dan Hibrida di Balittro dan Balittan Sukamandi. 8hlm.            

Hanum, Chairani. 2008. Teknik Budidaya Tanaman. Direktorat Pembinaa Kejuruan  Pertanian.Bandung.  

Kasim, 1990. Pengendalian penyakit busuk pangkal batang lada secara terpadu.Buletin Tanaman Industri I: 16-20. 

Nurwardani, Paristiyanti. 2008.Teknik Pembibitan Tanaman dan Produksi. Beni Jilid 1. Direktorat Pembinaan Kejuruan Pertanian.Bandung. 

Rudi, 1996. Peningkatan Resistensi Tanaman Lada Melalui Hibridisasi. Laporan Teknis Penelitian, Bagian Proyek Tanaman Rempah Dan Obat. II: 113-134. Balai Penelitian Tanaman Rempah dan Obat, B o g o r...

Wawan, 2002. Teknik Kastrasi Pada Persilangan Buatan Tanaman Lada Secara Konvensional. Buletin Teknik  Pertanian.7

Sujiprihati, S., M. Syukur, dan R. Yunianti. 2010. Teknik Persilangan Buatan.

http:// muhsyukur.staff.ipb.ac.id/files/2010/12/TEKNIK-ERSILANGAN-  BUATAN.pdf[27 Februari 2011]

[Anonim]. 2011. http://www.scribd.com/doc/45675663/Acara-3x [27 Februari       2001]

[Anonim]. 2011. http://biologicalsciencesukarno.blogspot.com/2010_04_02_          archive.html [27 Februari 2011]

Diposkan 8th November 2011 oleh Lionel Rubby Ginting