Makalah Genetika
Manfaat
Induksi Poliploidi pada Tanaman dengan Pemberian Kolkisin
Kelompok
Disusun oleh :
Hana Hunafa Hidayat
140410100036
Maulidiyah Utami
140410100041
Nindira Tiara Putri 140410100044
Tanda Malem Pinem
140410100048
PENDAHULUAN
Volume
akan permintaan tanaman hasil rekayasa manusia di masa modern ini mulai
meningkat, diantaranya adalah rekayasa tanaman melalui pemuliaan untuk
mendapatkan varietas baru dari jenis tanaman tersebut, namun peluang untuk
terjadinya penyerbukan pada tumbuhan itu sendiri sangatlah kecil selain itu
peningkatan produktivitas dan mutu tanaman melalui pemuliaan tanaman secara
konvensional biasanya mengalami kendala terutama untuk peningkatan morfologi maka pemuliaan dengan rekayasa ilmu genetika ini
dirasa tepat.
Kevarianan menyebabkan peluang
keberhasilan plasma nuftah tersedia. Poliploidi dengan kolkisin merupakan salah satu teknik
peningkatan varian genetik dan sekaligus digunakan sebagai salah satu metode
pemuliaan tanaman (Nasir, 2001 cit. Dinarti et al., 2006). Menurut Chahal and
Gosal (2002), poliploidi merupakan suatu proses penggandaan jumlah set kromosom
sehingga menghasilkan organisme yang mempunyai jumlah set kromosom berlipat
(lebih dari 2x).
Menurut Hetharie (2003),
pemuliaan poliploidi dapat memperbaiki sifat tanaman dan
menambah kejaguran; tanaman poliploidi mempunyai
penampilan morfologi meliputi daun, bunga, batang, umbi lebih jagur atau vigor
dibanding tanaman diploid.
Tujuan dari dari pembuatan makalah ini adalah untuk mengetahui pengaruh
perlakuan kolkisin terhadap beberapa tanaman melalui penelitian-penelitian yang
dilakukan pada beberapa jurnal juga diharapkan dapat menambah informasi ilmiah
tentang poliploidi pada beberapa tanaman dengan metode tambahan kolkisin
1.2 Tujuan
1. Untuk
mengetahui bagaimana pengaruh pemberian kolkisin pada tanaman
2. Untuk mengetahui manfaat
dari induksi poliploidi pada tanaman dengan menggunakan kolkisin serta efek negatif yang
mungkin ditimbulkan.
1.3 Identifikasi Masalah
1. Bagaimana
pengaruh kolkisin pada tanaman
2. Apa saja manfaat induksi poliploidi pada tanaman
dengan pemberian kolkisin serta adakah efek negatifnya
BAB II.
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Pengertian Poliploidi
dan Kolkisin
Poliploidi dan kolkisin merupakan
salah satu teknik peningkatan varian genetik dan sekaligus digunakan sebagai
salah satu metode pemuliaan tanaman (Nasir, 2001 cit. Dinarti et al.,
2006). Menurut Chahal dan Gosal (2002), poliploidi merupakan suatu proses
penggandaan jumlah set kromosom sehingga menghasilkan organisme yang mempunyai
jumlah set kromosom yang berlipat (lebih dari 2x). Perubahan jumlah kromosom
pada umumnya terbagi menjadi dua, yaitu aneuploidi dan euploidi. Poliploidi
atau poliploid merupakan salah satu dari variasi euploidi yang terdiri dari:
triploid (3n), tetraploid (4n), pentaploid (5n), heksaploid (6n), septaploid
(7n), oktaploid (8n), dan nonaploid (9n). Poliploidi pada tumbuhan dapat
terjadi dengan dua cara, yaitu secara alami dan secara buatan. Secara alami
dapat terjadi karena pengaruh dari kondisi lingkungan sedangkan secara buatan
apabila dibuat dengan menambahkan zat-zat kimia tertentu, salah satunya adalah
kolkisin. Kolkisin (C22H25O6N) merupakan suatu
alkaloid berwarna putih yang diperoleh dari umbi tanaman Colchichum autumnale L. (Famili Liliaceae). Senyawa ini dapat
menghalangi terbentuknya benang-benang spindel pada pembelahan sel sehingga
menyebabkan terbentuknya individu poliploidi (Eigsti dan Dustin, 1957; Suryo, 1995).
2.2 Macam-macam Poliploidi
Berdasarkan asal usul
kejadiannya, poliploidi
dapat dibedakan menjadi autopoliploidi dan alloploidi (Klug dan Cummings,
2000).
a. Autopoliploidi
Autopoliploid merupakan keadaan sel yang memiliki lebih dari dua genom dimana
genomnya identik (punya kromosom homolog) karena pada umumnya berasal dari
satu spesies dan muncul dari penggandaan kromosom yang komplemen
secara langsung.
Autopoliploid dapat dilakukan dengan induksi
melalui pemberian
kolkisin
dan dapat pula terjadi
secara langsung (spontan). Berikut contoh tanaman yang termasuk ke dalam autopoliploid alami: kentang, ubi jalar, kacang tanah,
dan lain-lain.
Menurut Poehlman dan Sleper (1995),
ada tiga hal dasar sebagai petunjuk
untuk memproduksi dan memanfaatkan autoploidi dalam program pemuliaan tanaman
yaitu: (1) autoploidi
cenderung mempunyai pertumbuhan vegetatif lebih besar sedangkan biji yang
dihasilkan sedikit, sehingga lebih bermanfaat untuk pemuliaan tanaman yang
bagian vegetatifnya dipanen, (2) lebih berhasil untuk mendapatkan autoploidi
yang jagur dan fertil melalui penggandaan diploid yang jumlah kromosom sedikit,
dan (3)
autoploidi yang berasal dari spesies menyerbuk silang lebih baik dari pada
autoploidi dari spesies menyerbuk sendiri, sebab penyerbukan silang membantu
secara luas rekombinasi gen dan kesempatan untuk memperoleh keseimbangan
genotip pada poliploidi.
b. Allopoliploidi
Allopoliploid merupakan keadaan sel yang memiliki satu atau lebih genom dari genom
normal 2n=2x (pasangan
kromosomnya tidak homolog).
Allopoliploid terbentuk dari hibridisasi antara spesies atau genus yang
berlainan genom (hibridisasi interspesies). Penggandaan kromosom spontan atau
diinduksi yang terjadi menyebabkan tanaman menjadi fertil. Berikut
merupakan tanaman
yang termasuk alloploidi alami adalah gandum, terigu, kapas, tebu,
dan lain-lain.
Sparrow (1979) menyebutkan bahwa tujuan induksi allopoliploid
adalah mengkombinasi sifat-sifat yang diinginkan dari dua tetua diploid ke dalam
satu tanaman. Sedangkan Poehlman
dan Sleper (1995) menyebutkan bahwa
beberapa manfaat alloploidi untuk pemuliaan tanaman
adalah : (1) dapat mengidentifikasi asal genetik spesies tanaman poliploidi,
(2) menghasilkan genotip tanaman baru, (3) dapat memudahkan transfer gen antar
spesies,
dan (4) memudahkan transfer atau subtitusi kromosom secara individual atau
pasangan kromosom.
2.3 Kelebihan dan Kekurangan Poliploidi pada Tanaman yang diberi Kolkisin
Induksi poliploidi dengan pemberian
kolkisin sangat penting terutama dalam pemuliaan tanaman. Hal ini terutama
karena pemberian kolkisin pada konsentrasi tepat yang menyebabkan tanaman
bersifat poliploidi lebih banyak manfaatnya, meskipun tetap dapat menimbulkan
efek negatif. Selain itu zat kimia ini paling banyak digunakan dan efektif
karena mudah larut dalam air (Suryo, 1995).
Kolkisin yang digunakan dalam
konsentrasi yang sesuai akan menyebabkan tanaman bersifat poliploid dimana
secara morfologi ukurannya lebih besar (baik itu daun, batang, bunga, buah, dan
inti sel) sehingga diharapkan mutunya lebih baik dibandingkan dengan tanaman
yang tidak diberi perlakuan menggunakan kolkisin (tanaman diploid). Contohnya,
anggrek hias yang diberi perlakuan kolkisin menghasilkan ukuran dan ketebalan
yang berlipat sehingga diharapkan nilai jualnya lebih tinggi. Contoh lainnya
adalah semangka tanpa biji (biji berdegenerasi) yang dihasilkan karena ploidi
ganjil (triploid) sehingga menyebabkan tanaman menjadi steril. Umumnya kolkisin
akan bekerja efektif pada konsentrasi 0,01-1% untuk jangka waktu 6-72 jam, namun
setiap jenis tanaman memiliki respon yang berbeda-beda (Eigsti dan Dustin,
1957; Suryo, 1995).
Menurut Suryo (1995), jika
konsentrasi larutan kolkisin dan lamanya waktu perlakuan kurang mencapai
keadaan yang tepat maka poliploidi belum dapat diperoleh. Sebaliknya, jika
konsentrasinya terlalu tinggi atau waktunya perlakuan terlalu lama, maka
kolkisin memperlihatkan pengaruh negatif, yaitu penampilan tanaman menjadi
lebih jelek, sel-sel banyak yang rusak atau bahkan menyebabkan tanaman mati.
PEMBAHASAN
Dalam penelitian
beberapa jurnal didapatkan variasi bentuk,ukuran dan jumlah kromosom sel
tumbuhan akibat pemberian kolkisin diantaranya pada tanaman bawang (Allium ascalonicum) dengan pemberian
kolkisin 1% variasi, bentuk dan jumlah selnya bertambah, pada anggrek yang
diberikan perlakuan perendaman kolkisin menghasilkan pertambahan diameter
batang ukuran bunga, ketebalan sepal dan labelum dan jumlah kromosomnya
meningkat dibandingkan tanaman anggrek kontrol, dan pada tanaman jahe putih
besar akibat perlakuan kolkisin pada konsentrasi dan lama waktu perendaman
dapat menambah rerata panjang,lebar,tebal serta berat segar rimpang tanaman
jahe tersebut.
Zat
kolkisin diketahui dapat menghalangi terbentuknya benang spindel pada
pembelahan sel tumbuhan, sehingga dapat menyebabkan terjadinya
mutasi,diantaranya dapat menghasilkan jenis mutasi poliploid, poliploidi adalah
dimana organisme memiliki tiga atau lebih kromosom dalam sel-selnya namun dalam
keadaan tertentu dapat menjadikan bagian tanaman menjadi lebih besar
akar,batang ,daun bunga dan daging buah nya.
Kolkisin sendiri harus digunakan
dengan konsentrasi yang tepat agar jumlah kromosom pada tanaman dapat
meningkat, umumnya kolkisin dapat bekerja efektif pada konsentrasi 0,01-1% untuk jangka waktu 6-72 jam, namun setiap
jenis tanaman memiliki respon yang berbeda-beda. Akan tetapi bila larutan
kolkisin dan lamanya waktu perlakuan kurang mencapai keadaannya yang tepat maka
poliploidi belum dapat diperoleh. Bahkan dapat memperlihatkan pengaruh negatif
yaitu penampilan tanaman menjadi lebih
jelek, sel-selnya banyak yang rusak atau bahkan menyebabkan tanaman mati. Hal ini
sesuai dengan pendapat Kuckuck et al. (1991); Suryo (1995); Allard (1995);
Chahal and Gosal (2002), bahwa tanaman poliploid mempunyai kromosom yang lebih
banyak dari pada diploidnya, maka tanaman kelihatan lebih kekar dan bagian
tanamannya menjadi besar.
Induksi poliploidi pada A. Ascalonicum hasil dari penelitian dapat dilihat pada
tabel berikut:
Tabel 1. Variasi ploidi dan ukuran sel pada A. ascalonicum dengan
perlakuan kolkisin 1%.
|
Kelompok
|
Jumlah
ploidi
|
Mean luas sel
(μm2)
|
Modus ukuran
kromosom (μm)
|
Modus bentuk
kromosom
|
|
Haploid
|
n
|
9,07
|
1
|
Metasentris
|
|
Diploid
|
2n
|
10,17
|
1
|
Metasentris
|
|
Tetraploid
|
4n
|
29,26
|
0,5
|
Metasentris
|
|
Pentaploid
|
5n
|
38,00
|
0,5
|
Metasentris
|
|
Heksaploid
|
6n
|
41,21
|
0,4
|
Metasentris
|
|
Septaloid
|
7n
|
51,37
|
0,4
|
Metasentris
|
|
Oktaploid
|
8n
|
55,66
|
0,4
|
Metasentris
|
|
Nonaploid
|
9n
|
67,88
|
0,3
|
Sub-metasentris
|
Dalam penelitian pada A.
ascalonicum ditemukan
pula penambahan jumlah kromosom secara euploid yang menyebabkan juga
terbentuknya sel-sel pliploid. Tipe-tipe pliploid yang ditemukan adalah tetraploid
(4n), pentaploid (5n), heksaploid (6n), septaploid (7n), oktaploid (8n) dan
nonaploid (9n). Tipe triploid (3n) belum dapat ditemukan.
Tanaman poliploid biasanya
memiliki ukuran bagian-bagian tanaman, yaitu akar, batang,daun, bunga, buah,
yang lebih besar; sel lebih besar dan tampak jelas pada sel-sel epidermis; inti sel juga lebih besar;
buluh-buluh pengangkutan berdiameter lebih besar; dan ukuran stomata yang lebih
besar.(Rahayu,2004). Buluh pengangkutan berdiameter lebih besar tersebut
dibuktikan pada penelitan berikutnya yaitu pada tanaman anggrek setelah
dilakukan perlakuan induksi poliploidi dengan hasil diameter batang yang
ternyata bertambah, diikuti dengan ukuran
bunga, ketebalan sepal dan labelum dan jumlah kromosomnya meningkat Begitu juga halnya pertambahan pembuluh pada tanaman jahe yang terlihat dari pertambahan diameter batangnya, tabel hasil
penelitian dapat dilihat berikut :
Tabel 3. Rerata diameter terbesar dan terkecil batang
tanaman jahe putih besar umur 6 bulan
hasil perlakuan kolkisin dan
kontrol
|
Perlakuan
|
Diameter batang (mm)
|
Diameter batang (mm)
|
|
Kontrol
|
4,87 a
|
46 a
|
|
K1W1
K1W2
K2W1
K2W2
|
6,27a
5,68 a
5,42 a
4,66 a
|
8,59 a
8.81 a
8,01 a
7,40 a
|
Keterangan: Rerata yang diikuti huruf yang sama pada
kolom yang sama menunjukkan tidak
berbeda nyata berdasarkan Uji Beda Nyata Jujur 5%.
K1 = kolkisin 0,25%; K2 = kolkisin 0,50%.
W1 = perendaman selama 3
jam; W2 = perendaman selama 6 jam.
Selain itu hasil pengamatan
pada jahe putih besar tersebut juga memberikan hasil bahwa perlakuan kolkisin
menimbulkan peningkatan (perubahan) jumlah kromosom. Pada berbagai
perlakuan yang ditelitinya pun
menunjukkan perubahan jumlah kromosom yang bervariasi akibat pengaruh kolkisin
Perubahan jumlah kromosom
tersebut disebabkan oleh pemberian kolkisin yang menyebabkan terhambatnya kerja
mikrotubulus, yang selanjutnya menghambat ternbentuknya benang spindle. Kerena
benang spindle tak terbentuk, maka kromosom yang siap membelah akan mengalami
gagal berpisah sehingga sel tidak akan mengalami pembelahan. Kromosom yang
telah melipat ganda tersebut tidak dapat memisah saat anafase akibat tidak
terbentuknya benang spindel, sehingga kromosom tetap dalam sitoplasma. Namun
kromosom dapat memisah dari sentromernya dan dimulai tahap c-anafase yang
dilanjutkan dengan pembentukan dinding inti, sehingga terjadi penggantian dan
mengandung jumlah kromosom berlipat dua (Suminah et al., 2001).
KESIMPULAN
1. Dalam
penelitian dapat disimpulkan bahwa telah terjadi variasi bentuk, ukuran, dan
jumlah kromosom Allium ascalonicum L. akibat pemberian kolkisin 1%.
Peningkatan kualitas bunga anggrek dendrobium hibrida dengan pemberian kolkhisin
lama perendaman 6 jam dengan konsentrasi 0,02 % dan perlakuan perendaman
kolkisin 0,25-0,50% selama 3-6 jam pada tanaman jahe putih namun besar tidak
berpengaruh nyata terhadap sebagian sifat fenotipenya
2. Pemberian
kolkhisin dapat meningkatkan keaneka ragaman fenotipik pada tanaman, namun pemberian
konsentrasi larutan kolkisin dan lamanya waktu perlakuan harus dalam keadaan tepat agar poliploidi dapat diperoleh
karena jika konsentrasinya terlalu tinggi atau waktunya perlakuan terlalu lama,
maka kolkisin memperlihatkan pengaruh negatif terhadap tumbuhan.
DAFTAR PUSTAKA
Eigsti, O.J. dan Dustin, P. 1957. Colchicine in
Agriculture, Medicine, Biology and Chemistry.
Ames-Iowa:
The Iowa State College Press.
Klug WS, Cummings MR, Spencer CA. 2006. Concepts of Genetics. Ed ke-8.New
Jersey:
Pearson
education, Inc.
Poehlman, J. M. and D. A. Sleper, 1995. Beerding Field Crops. Pamina Publishing
Corporation, New Delhi.
Sparrow,
1979. A
course Manual in Plant Breeding. AAUCS. Brisbane
Suryo. 1995. Sitogenetika. Gadjah
Mada University Press. Yogyakarta.
No comments:
Post a Comment