Implementasi Genetika Kuantitatif pada Pemuliaan Tanaman dengan Menggunakan Metode Penanda DNA dalam Meningkatkan Produksi Pertanian Di Indonesia

Genetika Kuantitatif

”Implementasi Genetika Kuantitatif pada Pemuliaan Tanaman dengan Menggunakan Metode Penanda DNA dalam Meningkatkan Produksi Pertanian Di Indonesia”

Bayu Ramandika K. (09330113), Moch. Agus Krisno B

Program Studi Pendidikan Biologi FKIP Universitas Muhammadiyah Malang

Jl. Tlogomas 246 Malang 65144

ABSTRACT

            Seed and or seed, as product ends from a plants glorifying program, which is on usually has certain superiority characteristics, has vital part as limit determinant on productivity and in guarantee plants cultivation success. till now, repair efforts genetik plants in indonesia still limited pass conventional plants glorifying method, like crossing, selection and mutation,  and still not yet according to optimal make use various glorifying technology modern moment this very fast the development at bations progress. glorifying aim stills revolve in efforts enhanced productivity, endurance towards pest and principal disease and tolerance towards grasp environment (al, fe, salt degree, etc). Progress in the genetics field, especially on the DNA marker has changed the pattern of research in disciplines of genetics and plant breeding. A lot of DNA markers in plant breeding had found and used. Several DNA markers that have been used on the crop are to analyze genetic variation, the evolution/migration of plantations, mapping of specific genes related to specific characters, parental analysis, and analysis of quantitative  trait  loci using Restriction Fragment Length polymorphism (RFLP), the Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD), Amplified Fragment Length polymorphism (AFLP), and of micro-satellite or Simple Sequence Repeat (SSR). Utilization of DNA markers will save time and labour because the tests conducted at the DNA level is not influenced by environmental. Another advantage is the number of seeds, seedlings, or strain required for testing can be reduced, because many of them had not elected after selection by DNA marker generation in the early stages, so the breeding design is more effective. Greatest efficiency is the selection of specific characters will be faster because the selection based on specific genotype is more easily identified and selected.

Keywords: plants, breeding,  RFLP,  RAPD, micro-satellite (SSR)

ABSTRAK

            Benih ataupun bibit, sebagai produk akhir dari suatu program pemuliaan tanaman, yang pada umumnya memiliki karakteristik keunggulan tertentu, mempunyai peranan yang vital sebagai penentu batas atas produktivitas dan dalam menjamin keberhasilan budidaya tanaman. Sampai saat ini, upaya perbaikan genetik tanaman di Indonesia masih terbatas melalui metode pemuliaan tanaman konvensional, seperti persilangan,   seleksi   dan  mutasi,   dan  masih   belum  secara   optimal  memanfaatkan   aneka   teknologi pemuliaan  modern   yang   saat   ini   sangat   pesat   perkembangannya   di   negara-negara  maju.  Tujuan pemuliaan  masih   berkisar   pada   upaya   peningkatan   produktivitas,   ketahanan   terhadap   hama   dan penyakit  utama  dan  toleransi   terhadap  cekaman  lingkungan  (Al,  Fe,  kadar  garam,  dll).Kemajuan dibidang genetika terutama pada penanda DNA telah banyak merubah pola penelitian pada disiplin ilmu genetika dan pemuliaan tanaman. Ditemukan banyak penggunaan penanda DNA dalam pemuliaan tanaman. Beberapa penanda DNA yang telah digunakan pada tanaman adalah analisis variasi genetik evolusi/migrasi tanaman, keterpautan gen tertentu terhadap karakter spesifik, penelusuran tetua, dan analisis lokus-lokus karakter kuantitatif dengan menggunakan Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP), Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD), Amplified  Fragment Length Polymorphism (AFLP), dan mikrosatelit atau Simple Sequence Repeat (SSR). Pemanfaatan penanda DNA akan menghemat waktu dan tenaga kerja karena pengujian yang dilakukan pada tingkat DNA tidak dipengaruhi oleh lingkungan tumbuh. Keuntungan lainnya adalah jumlah benih, bibit, atau galur yang dibutuhkan untuk pengujian dapat dikurangi, karena banyak yang sudah tidak terpilih setelah seleksi dengan penanda DNA pada tahap awal generasi, sehingga desain pemuliaan lebih efektif. Efisiensi paling besar adalah seleksi terhadap sifat spesifik (target) akan lebih cepat karena seleksi berdasarkan genotif spesifik lebih mudah diidentifikasi dan diseleksi.

Kata  kunci  : Tanaman,  pemuliaan,  RFLP,  RAPD, mikrosatelit (SSR)

 

PENDAHULUAN

            Dua dekade lagi, kira-kira pada tahun 2025, negara kita diprediksikan akan dihuni oleh penduduk yang mencapai sekitar 273 juta jiwa, dengan laju pertumbuhan penduduk sekitar 0.9% sampai 1.3 % per tahun (BPS, 2007). Adanya jumlah penduduk yang sangat besar menyebabkan kebutuhan akan pangan menjadi meningkat, terutama terhadap beras, ditambah dengan adanya beragam permasalahan krusial lainnya yang terkait erat dengan bidang pertanian, seperti diantaranya: produksi beberapa komoditas yang masih belum mencukupi kebutuhan/stok dalam negeri (misalnya padi, kedelai dan jagung), adanya penurunan produktivitas lahan, tingginya laju konversi lahan pertanian ke non pertanian (sekitar 50 ribu ha per tahun), angka kemiskinan (berkisar 16%; BPS, 2006) dan pengangguran yang masih cukup tinggi (10%; BPS, 2007), serta terjadinya degradasi kualitas sumber daya alam akibat dari proses pembangunan yang tidak ramah lingkungan. Dengan beragamnya permasalahan yang ada, bila tanpa diimbangi dengan upaya-upaya yang strategis dan komprehensif dalam mengatasinya, maka akan menyebabkan permasalahan menjadi makin kompleks, yang salah satunya dapat berakibat pada melemahnya program ketahanan pangan dan pada gilirannya akan membawa implikasi pada bidang sosial, ekonomi, bahkan politik di tanah air. Oleh karena itu, upaya yang serius dalam membangun pertanian menjadi hal yang mutlak dilakukan.

            Pencanangan Revitalisasi Pertanian, Perikanan dan Kehutanan (RPKK) beberapa waktu lalu oleh pemerintah, sebagai program dalam rangka pengurangan kemiskinan, pengangguran dan peningkatan daya saing bangsa, membawa harapan baru bagi upaya pembangunan pertanian (arti luas) yang komprehensif, mandiri, inovatif serta mampu mensejahterakan petani dan stake holders lainnya. RPKK yang di dalamnya mencakup pembangunan ketahanan pangan, secara eksplisit menjabarkan langkah-langkah kebijakan operasionalnya, yang diantaranya meliputi peningkatan produksi pangan domestik meliputi kuantitas, kualitas dankeragamannya (RPKK, 2005).

            Terkait dengan hal di atas dan terlebih mengingat bahwa Indonesia merupakan negara yang mempunyai keanekaragaman hayati yang tinggi, salah satu strategi yang sangat potensial dalam rangka meningkatkan produktivitas, kualitas serta daya saing komoditas tanaman adalah melalui pendekatan pemuliaan tanaman. Melalui kegiatan pemuliaan, diharapkan dapat dihasilkan beragam kultivar unggul baru, selain memiliki produktivitas yang tinggi, juga memiliki beberapa karakter lain yang mendukung upaya peningkatan kualitas dan daya saing. Pemuliaan tanaman sendiri didefinisikan sebagai serangkaian kegiatan penelitian dan pengembangan genetik tanaman (modifikasi gen ataupun kromosom) untuk merakit kultivar/varietas unggul yang berguna bagi kehidupan manusia.

            Untuk menanggulangi keterbatasan penanda morfologi maka penggunaan penanda molecular yang didasari oleh adanya polimorfisme pada tingkat protein atau DNA. Pada tanaman hortikultura, informasi genetika berdasarkan penanda protein telah dilakukan menggunakan isozim. Polimorfisme protein dideteksi dengan cara elektroforesis dan perbedaan yang terdeteksi antar alel bergantung pada asam amino yang bermuatan. Informasi genetika berdasarkan penanda DNA pada tanaman kelapa dapat dilakukan dengan Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP), Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD), Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP), dan mikrosatelit atau Simple Sequence Repeat (SSR). Tulisan ini bertujuan untuk menyampaikan pentingnya pemanfaatan penanda DNA dalam program pemuliaan tanaman guna meningkatkan pertanian di Indonesia.

PEMBAHASAN

A. Proses kegiatan pemuliaan tanaman

 

            Pemuliaan tanaman merupakan kegiatan yang dinamis dan berkelanjutan. Kedinamisannya dicerminkan dari adanya tantangan dan kondisi alam lingkungan yang cenderung berubah, sebagai contoh strain patogen yang selalu berkembang, selera ataupun preferensi konsumen terhadap pangan yang juga berkembang, oleh karenanya, kegiatan pemuliaan pun akan berpacu sejalan dengan perubahan tersebut.

            Sedangkan keberlanjutannya dapat dilihat dari kegiatannya yang sinambung, berlanjut dari satu tahapan menuju pada tahapan berikutnya. Lebih lanjut, pemuliaan merupakan ilmu terapan yang multidisiplin, dengan menggunakan beragam ilmu lainnya, seperti genetika, sitogenetik, agronomi, botani, fisiologi, patologi, entomologi, genetika molekuler, biokimia, statistika (Gepts and Hancock, 2006), dan bioinformatika. Sedangkan, dilihat dari metode yang digunakan, dibagi menjadi dua:pendekatan pemuliaan konvensional (contohnya melalui persilangan, seleksi dan mutasi) dan inkonvensional (kloning gen, marka molekuler dan transfer gen).

            Pada umumnya proses kegiatan pemuliaan diawali dengan (a).usaha koleksi plasma nutfah sebagai sumber keragaman, (b).identifikasi dan karakterisasi, (c).induksi keragaman, misalnya melalui persilangan ataupun dengan transfer gen, yang diikuti dengan (d).proses seleksi, (e).pengujian dan evaluasi, (f).pelepasan, distribusi dan komersialisasi varietas. Teknik persilangan yang diikuti dengan proses seleksi merupakan teknik yang paling banyak dipakai dalam inovasi perakitan kultivar unggul baru, selanjutnya, diikuti oleh kultivar introduksi, teknik induksi mutasi dan mutasi spontan yang juga menghasilkan beberapa kultivar baru.

B. Kegiatan pemuliaan tanaman di Indonesia

            Bila dilihat dari pelakunya, kegiatan pemuliaan tanaman di tanah air, sebagian besar masih dilakukan oleh institusi-institusi milik pemerintah, seperti lembaga penelitian di bawah koordinasi Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, Departemen Pertanian, antara lain: Puslitbang Tanaman Pangan/Hotikultura/ Perkebunan, Balai Besar (BB) Penelitian Tanaman Padi Sukamandi, BB Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian Bogor, serta beberapa balai penelitian, seperti Balit Tanaman Sayuran Lembang, Balit Tanaman Hias Cipanas, Balit Buah-buahan Solok, Balit Jagung dan Serelia lain Maros, Balit Kacang-kacangan dan Ubi-ubian Malang. Juga terdapat Balai Pengkajian Teknologi Pertanian (BPTP) di hampir setiap provinsi. Di lingkup Lembaga Riset Perkebunan Indonesia, juga terdapat Puslit Kelapa Sawit Medan, Puslit Kopi dan Kakao Jember, Puslit Teh dan Kina Gambung, Puslit Perkebunan Gula Indonesia (P3GI) Pasuruan, Puslit Karet Sungei Putih, Balit Biotek Perkebunan.

            Pada komoditas perkebunan yang lain, juga terdapat Balit Tembakau dan Serat Malang, Puslit Tanaman Kelapa dan Palma lain Manado. Selain itu, kita juga memiliki Badan Tenaga Nuklir Nasional (Batan), Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI), Departemen Kehutanan memilki Pusat Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi dan Pemuliaan Tanaman Hutan Yogyakarta, yang juga secara aktif melakukan riset pemuliaan tanaman. Kultivar unggul yang sudah dirilis dari berbagai lembaga penelitian pemerintah ini sudah cukup banyak, khususnya tanaman pangan. Sebagai contoh, padi, sebanyak 138 padi sawah, 21 padi pasang surut/lahan rawa dan 6 padi hibrida. Sementara itu, relatif masih sedikit kultivar yang dirilis untuk komoditas hortikultura yang dihasilkan lembaga pemerintah (Puslitbang Horti), yaitu 15 kultivar sayuran, 28 kultivar buah-buahan, dan 29 kultivar tanaman hias.

            Sementara itu, pihak swasta, dalam hal ini perusahaan-perusahaan perbenihan/pembibitan, hanya beberapa perusahaan yang sudah betul-betul melakukan rangkaian kegiatan pemuliaan seperti persilangan, seleksi, pengujian, serta juga analisis marka molekuler, misalnya PT East West Seed, PT Dupont Indonesia, Syngenta, Bayer Crop Science, dll. Sedangkan sebagian besar perusahaan perbenihan masih terbatas pada upaya perbanyakan varietas/klon unggul hasil introduksi dan varietas turunannya. Peran Lembaga Swadaya Masyarakat (LSM) sudah mulai aktif terlibat, khususnya dalam kegiatan pelestarian plasma nutfah berbagai tanaman penting. Pemuliaan partisipasi (participatory plant breeding), yaitu upaya pemuliaan tanaman yang melibatkan petani secara langsung, juga sudah banyak dilakukan oleh beberapa lembaga pemerintah, LSM dan organisasi internasional (seperti IRRI,CGN= Centre for Genetic Resources NL) yang fokus utamanya adalah pelestarian plasma nutfah padi dan sayuran.

C. Peran pemuliaan tanaman

            Peningkatan produktivitas tanaman umumnya merupakan tujuan yang paling sering dilakukan pemulia dalam merakit suatu kultivar. Hal ini karena peningkatan produktivitas berpotensi menguntungkan secara ekonomi. Bagi petani, peningkatan produktivitas diharapkan dapat menkonpensasi biaya produksi yang telah dikeluarkan. Peningkatan produktivitas (daya hasil per satuan luas) diharapkan akan dapat meningkatkan produksi secara nasional. Terlebih bahwa telah terjadinya pelandaian peningkatan produktivitas beberapa komoditas tanaman, utamanya padi. Pada dekade tahun 1960-1970-an, penggunaan varietas unggul padi dan perbaikan teknik budidaya telah mampu meningkatkan produktivitas secara nyata. Daya hasil padi per satuan luas meningkat dari 2-3 ton/ha menjadi 4-6 ton/ha (Nugraha, 2004).

            Akan tetapi setelah tahun 1980-an, peningkatan produktivitas menjadi semakin kecil. Oleh karena itu, kini di Indonesia telah dirilis sekitar 31 kultivar hibrida padi. Selain kultivar hibrida, beberapa tipe kultivar padi lainnya adalah tipe IRxx (tahan terhadap hama wereng), rasa enak (IR64) dan padi tipe baru (new plant type) seperti kultivar Ciapus dan Gilirang Perakitan kultivar hibrida, yang merupakan kultivar turunan pertama, berdaya hasil tinggi (10-20% lebih tinggi dari kultivar biasa) dengan memanfaatkan fenomena heterosis. Pada tanaman jagung, cabai, tomat, kelapa, kelapa sawit, serta beberapa tanaman hortikultura lainnya, kultivar hibrida telah banyak dikenal oleh masyarakat Indonesia.

            Peran pemuliaan dalam upaya peningkatan kualitas komoditas tanaman adalah perakitan kultivar yang memiliki kualitas tinggi seperti perbaikan terhadap warna, rasa, aroma, daya simpan, kandungan protein, dll. Perbaikan kualitas juga berarti perbaikan ke arah preferensi konsumen (market/client). Karakter kualitas target pemuliaan, sebagai contoh pada tanaman  mangga adalah karakter (diantaranya): daging buah tebal, rasa manis, tekstur daging buah baik, kadar serat rendah, biji tipis, kulit buah tebal dengan warna menarik serta memiliki daya simpan yang panjang. Untuk peningkatan kualitas dan daya saing, teknik pemuliaan molekuler memiliki peluang untuk dikembangkan. Pengembangan marka molekuler yang terpaut (linkage) dengan karakter-karakter kualitas ataupun pendekatan QTL (quantitative trait loci) untuk karakter kualitas, berpotensi sebagai jalan untuk merakit kultivar yang memiliki kualitas unggul. Lebih lanjut, bila fasilitas dan dukungan dana yang kontinyu, teknik pemuliaan molekuler lainnya yang dapat digunakan guna menunjang peningkatan kualitas dan daya saing adalah transformasi gen, transformasi gen pengendali yang karakter yang unik, rekayasa metabolism, anti-sense, RNA-interference.

D. Metode Penanda DNA

            Beberapa penanda DNA yang dapat digunakan untuk menganalisis variasi genetika, evolusi dari suatu tanaman, keterpautan gen tertentu terhadap karakter spesifik, penelusuran tetua, analisis lokus-lokus karakter kuantitatif, dan revisi klasifikasi tanaman adalah Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP), Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD),Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP), dan mikrosatelit atau Simple Sequence Repeat (SSR).

Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP)
            Penelitian untuk mengeksploitasi polimorfisme DNA pada genom tanaman dengan memanfaatkan teknologi marka molekuler jumlahnya terus meningkat. Restriction Fragmen Length Polymorphism (RFLP) adalah teknik molekular yang didasarkan pada polimorfisme yang diakibatkan oleh  adanya substitusi basa (nukleotida), insersi, dilesi,  ataupun translokasi yang kemungkina terjadi pada masa lalu. Teknik ini memanfaatkan situs-situs restriksi spesifik yang terdapat pada genom suatu organisme.
            Enzim restriksi atau endonuklease restriksi adalah enzim yang memotong untaian DNA pada rangka  gula-fosfat tanpa merusak basa, sesuai urutan yang dikenalinya Sekuen pengenalan sering disebut situs pengenalan merupakan sekuen DNA yang menjadi tempat menempelnya enzim restriksi dan melakukan  pemotongan pada sekuen tersebut. Enzim-enzim tersebut dapat dipesan melalui perusahaan-perusahaan yang bergerak di bidang bioteknologi dan biologi molekuler. Hasil pemotongan genom menggunakan enzim restriksi tertentu akan menghasilkan perbedaan panjang fragmen DNA, yang menunjukkan jarak dari situs-situs restriksi enzim tersebut dalam suatu genom organisme. Genom yang telah terfragmentasi kemudian dapat dianalisis sesuai tujuan penelitian. Melalui analisis selanjutnya dapat diketahui apakah pada sekuen target telah terjadi perubahan akibat adanya substitusi basa (nukleotida), insersi, dilesi, ataupun translokasi.
Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD)
            RAPD banyak digunakan untuk menganalisis keanekaragaman karakter genetik dalam berbagai penelitian dengan pertimbangan antara lain tidak membutuhkan latar  belakang pengetahuan  tentang genom yang akan dianalisis, primer yang digunakan bersifat universal (dapat digunakan untuk prokariot maupun eukariot), mampu menghasilkan karakter yang relatif tidak terbatas jumlahnya, bahan-bahan yang digunakan relatif lebih murah, preparasi lebih mudah,dan memberikan hasil lebih cepat dibandingkan  dengan  analisis molekular lainnya.
            Metode RAPD mampu mendetekasi sekuen nukleotida dengan hanya menggunakan satu primer. Primer  tersebut  akan berikatan dengan utas  tunggal genom yang satu dan pada utas DNA pasangannya dengan arah berlawanan. Selama situs penempelan primer masih berada pada jarak yang dapat diamplifikasi pada umumnya tidak lebih dari 5000 pasangan basa (pb), maka akan diperoleh produk DNA amplifikasi. Dengan penggunaan RAPD yang relatif mudah, murah, dan menganalisis dalam tingkat DNA, maka seleksi dini dapat dilakukan terhadap sifat-sifat ketahanan terhadap cekaman biotik dan abiotik, karakter-karakter yang bersifat kuantitatif, dan duplikasi tanaman koleksi dapat dihindari.
Mikrosatelit (Simple sequence repeat , SSR)
            DNA ruas berulang yang memiliki variasi paling tinggi dalam genom tanaman adalah sekuen berulang dengan fragmen berulang sederhana atau pendek. Fragmen ini dikenal dengan nama minisatelit dan mikrosatelit. Minisatelit adalah DNA yang memiliki pengulangan biasanya antara 10-60 pasang basa, yang pada awal penemuannya banyak diaplikasikan pada genom manusia.    Sedangkan Mikrosatelit (SSR) memiliki unit berulang lebih sedikit berkisar antara1–6 pasang basa, terdapat dalam jumlah sangat banyak dan menyebar di dalam genom, dan banyak digunakan pada tanaman. Variasi fragmen-fragmen ini biasanya merupakan hasil perubahan dalam jumlah kopi dari perulangan asal dan sering dikategorikan sebagai Variable number of tandem repeats (VNTR). Karena level polimorfisme yang sangat tinggi dapat dideteksi dengan fragmen ini, VNTR diakui sebagai alat yang manjur untuk finger printing dan identifikasi kultivar tanaman. Fragmen ini juga dapat digunakan untuk mempelajari keragaman antar dan intra populasi, studi ekologi, menghitung jarak genetik, dan mempelajari evolusi tanaman. Sekuen mikrosatelit DNA yang pendek dengan sekuen DNA pengapit bersifat conserved, memungkinkan mendesain primer untuk mengamplifikasi situs-situs spesifik menggunakan PCR. Jika primer-primer tersebut digunakan mengamplifikasi lokus-lokus SSR tertentu, maka setiap primer akan menghasilkan polimorfisme dalam bentuk perbedaan panjang hasil amplifikasi yang dikenal dengan SSLP (Simple Sequence Length Polymorphism). Setiap panjang mewakili satu alel dari suatu lokus. Perbedaan panjang  terjadi karena perbedaan jumlah unit pengulangan pada lokus-lokus SSR tertentu Keanekaragaman jumlah ulangan pada mikrosatelit dapat dideteksi dengan mengelektroforesis produk DNA yang sudah diamplifikasi di dalam sekuen gel standar, yang dapat memisahkan fragmen-fragmen yang membedakan tiap-tiap nukleotida. Mikrosatelit DNA terdapat dalam jumlah banyak dan menyebar di dalam genom. Bentuk umum pengulangan Mikrosatelit DNA (SSR) adalah pengulangan dua basa secara sederhana. Mikrosatelit DNA (SSR) dengan kemudahan dan kecepatan menggunakan teknologi PCR, bersifat kodominan,  dan mudah diinterpretasikan membuat mikrosatelit menjadi penanda paling baik dalam pemetaan gen.
Analisis Data
            Data yang dihasilkan dari analisis molekular sering digunakan sebagai dasar untuk klasifikasi individu pada suatu populasi, untuk konstruksi filogenetik, penelusuran tetua, identifikasi penanda suatu sifat tertentu, revisi taksonomi dan lain-lain. Dendogram yang dikonstruksi dalam analisis tersebut umumnya didasarkan pada tingkat kesamaan antara individu yang digunakan. Namun, batas kepercayaan untuk pengelompokan yang dihasilkan melalui  dendogram, biasanya tidak dapat diterima untuk perhitungan menggunakan prosedur statistik yang umum. Data molecular untuk dapat dianalisis harus diubah ke dalam bentuk data biner berdasarkan ada dan tidaknya pita hasil amplifikasi. Jika terdapat pita hasil amplifikasi diberi skor 1, sedangkan jika tidak ada diberi skor 0. Data  biner yang diperoleh dapat digunakan untuk menyusun dendogram atau filogenetik dari orgsnisme yang dianalisis. Untuk penelusuran tetua, pemetaan genetik, dan indentifikasi fragmen spesifik data biner diubah ke dalam data genotipe, dan dengan program khusus dianalisis sesuai tujuan. Contoh persiapan pengolahan data menggunakan penanda molekular, disajikan pada Gambar berikut.

Gambar 1. Contoh pola pita DNA menggunakan penanda RFLP

Tabel 1. Contoh Data biner yang diturunkan dari gambar 1 pada turunannya.


Tabel 2. Contoh Data genotipe yang diturunkan dari Tabel 1.


            Hasil pola pita molekular yang telah diubah ke dalam bentuk data biner dapat diolah menggunakan Program computer NTsys ver. 2.01 untuk mendapatkan matriks jarak genetik dan dendogram atau filogenetik dari sampel. Untuk menganalisis data sesuai tujuan penelitian, saat ini tersedia sangat banyak program/software yang dapat digunakan untuk mengolah data molekular.Sebagai contoh, Data genotipe yang disusun dari data biner (Tabel 1) dapat digunakan untuk menganalisis hubungan tetua dengan zuriatnya (pelacakan tetua), peta keterpautan (linkage map), dan korelasi antar lokus dengan lokus dan lokus dengan sifat morfologi. Pelacakan tetua menggunakan program Cervus 2.0 (Marshall,1998), depresi silangdalam berdasarkan penanda molekular menggunakan program POPGENE ver. 1.32 (Yeah et  al., 2001), pembuatan peta keterpautan menggunakan MAPMAKER dengan nilai LOD 3, dan korelasi antar lokus dengan lokus dan antara lokus dengan sifat morfologi menggunakan Program Minitab 14.

E. Pemuliaan Tanaman dalam Persepektif  Islam

            Pada masa kepemimpinan Rasulullah pasca hijrah ke Madinah, pernah pada suatu kesempatan Rasulullah memperhatikan para sahabatnya yang sedang berada di atas pohon kurma, beliau lalu bersabda, yang diriwayatkan oleh Muslim:’Apa yang mereka kerjakan?’ orang-orang menjawab; ’Mereka sedang mengawinkan kurma’. Lalu Rasulullah bersabda lagi, ‘aku kira itu tidak berguna’. Orang-orang pun menyampaikan sabda Rasulullah tersebut kepada orang-orang yang berada di atas puncak pohon kurma dan mereka tidak meneruskan proses perkawinan pohon kurma. Rasulullah menjelaskan lebih lanjut, ‘jika perkawinan kurma bermanfaat bagi kurma silakan melakukannya! Aku hanya sekedar mengira sajadan jangan salahkan aku karena perkiraanku. Tapi, jika aku membicarakan sesuatu kepada kalian dari Allah, maka ambilah, sebab aku tidak berbohong kepada Allah zza wa jalla’ (Al- Bilali: 2005).

Hadits ini menunjukkan bahwa kehidupan Rasulullah sangat dekat dengan pertanian. Dalam hadits di atas, Rasulullah menerangkan bahwa ilmu pertanian adalah ilmu dunia, yang pada awalnya Rasulullah menyangka ilmu pertanian (dalam hal ini mengawinkan, memuliakan kurma), tidaklah berguna. Namun, karena memang masyarakat Madinah paham betul akan kegiatan memuliakan tanaman tersebut, maka Rasulullah menyampaikan, bahwa apa yang diungkapkannya hanyalah sangkaan, bukan wahyu dari Allah SWT.

Ini juga yang menunjukkan bahwa ilmu pertanian adalah ilmu yang dekat dan sangat familiar dengan kehidupan dan Islam. Pertanian menjawab kebutuhan kita akan hal-hal pokok, dan Islam membenarkan usaha kita dalam mengembang-biakkan dan memanfaatkan tanaman sebagai pemenuh kebutuhan pokok kita.

Dan (ingatlah), ketika kamu berkata : hai Musa, kami tidak bisa sabar (tahan) dengan satu macam makanan saja. Sebab itu mohonkanlah untuk kami kepada Tuhanmu, agar Dia mengeluarkan bagi kami dari apa yang ditumbuhkan bumi, yaitu: sayur-mayurnya, ketimunnya, bawang putihnya, kacang adasnya, dan bawang merahnya. (Al-Baqarah: 61).

            Allah SWT juga menjelaskan kepada kita akan ciptaannya yang berkaitan dengan pertanian dan konsep pemuliaan tanaman secara umum yang Dia ciptakan dengan sempurna  dalam Q.S Al-An’am : 99 ;

Dan Dialah yang menurunkan air dari langit, lalu Kami tumbuhkan dengan air itu segala macam tumbuh-tumbuhan, maka Kami keluarkan dari tumbuh-tumbuhan itu tanaman yang menghijau, kami mengeluarkan dari tanaman yang menghijau itu butir yang banyak; dan dari mayang kurma, mengurai tangkai-tangkai yang menjulai, dan kebun-kebun anggur, dan (Kami keluarkan pula) zaitun dan delima yang serupa dan yang tidak serupa. Perhatikanlah buahnya pada waktu berbuah dan menjadi masak. Sungguh, pada yang demikian itu ada tanda-tanda (kekuasaan Allah) bagi orang-orang yang beriman. (Al-An’am: 99).

            Dari ayat di atas, ada tiga poin dari ilmu pemuliaan tanaman yang dapat kita ambil, yaitu pertama, keanekaragaman hayati

Keanekaragaman hayati (keanekaragaman plasma nutfah)

ditunjukkan pada bagian potongan ayat; ‘…lalu Kami tumbuhkan dengan air itu segala macam tumbuh-tumbuhan’. Tidak dapatlah kita ukur dengan kata-kata, dahsyatnya kekuasaan ciptaan Allah SWT dalam menciptakan keanekaragaman yang sangat luas ini. Di Indonesia saja, tercatat dalam rekor dunia bahwa keanekaragaman hayati Indonesia adalah terbesar ketiga di Dunia.  Yang kedua, tentang introduksi tanaman, yaitu terdapat dalam potongan ayat; ’…maka Kami keluarkan dari tumbuh-tumbuhan itu tanaman yang menghijau…’ dalam ilmu pertanian, kita mengenal, bahwa istilah tumbuhan berbeda dengan istilah tanaman.  Makna keluarkan dari tumbuh-tumbuhan itu tanaman yang menghijau bisa jadi tentang introduksi plasma nutfah. Yang ketiga, tentang perbedaan fenotip, ditunjukkan dalam potongan ayat; ’…dan (Kami keluarkan pula) zaitun dan delima yang serupa dan yang tidak serupa….

potongan ayat ini dapat mengandung makna, bahwa, tanaman-tanaman yang sama dapat menunjukkan penampilan yang sama,tapi juga tidak. Ini menunjukkan perbedaan genetik pada tanaman yang mengakibatkan perubahan fenotipnya, seperti yang kita kenal dalam hukum Mendel dan Hardy-Weinberg.

Tidak berhenti di situ, Allah SWT juga menunjukkan kekuasaanNya dengan ayatnya yang masih berhubungan dengan pemuliaan tanaman yaitu Q.S Ar-Ra’d : 4

fenotip, ditunjukkan dalam potongan ayat; ’…dan (Kami keluarkan pula) zaitun dan delima yang serupa dan yang tidak serupa….

potongan ayat ini dapat mengandung makna, bahwa, tanaman-tanaman yang sama dapat menunjukkan penampilan yang sama,tapi juga tidak. Ini menunjukkan perbedaan genetik pada tanaman yang mengakibatkan perubahan fenotipnya, seperti yang kita kenal dalam hukum Mendel dan Hardy-Weinberg.

Tidak berhenti di situ, Allah SWT juga menunjukkan kekuasaanNya dengan ayatnya yang masih berhubungan dengan pemuliaan tanaman yaitu

Q.S Ar-Ra’d : 4

            ’Dan di bumi ini terdapat bagian-bagian yang berdampingan, dan kebun-kebun anggur, tanamn-tanaman dan pohon-pohon kurma yang bercabang dan tidak bercabang, disirami dengan air yang sama. Kami melebihkan sebahagian tanaman-tanaman itu atas sebahagian lain tentang rasanya. Sesungguhnya pada yang demikian itu terdapat tanda-tanda (kebesaran Allah) bagi kaum yang berfikir’. (Ar-Ra’d: 4).

            Ayat di atas menunjukkan bahwa varietas unggul atau superior memanglah ada atas izin Allah, ini ditunjukkan pada potongan ayat di atas; ’Kami melebihkan sebahagian tanaman-tanaman itu atas sebahagian lain tentang rasanya’.

            Pada akhirnya, kita berkesimpulan bahwa pertanian adalah ilmu yang sangat dekat dengan kehidupan kita dan Islam. Maka, patutlah kita mengutip ayat Allah SWT, dalam Al-Qur’an yang familiar dan sering diulang-ulang dalam suratnya;

            ’maka nikmat Tuhanmu yang manakah yang kamu dustakan?’

            Sungguh besar kuasa Allah SWT, yang dalam ayatnya terdapat keeratan yang kuat, antara ayat kauniyah dan kauliyah Nya. Baru saja kita menelisik sedikit saja tentang pertanian dan pemuliaan tanaman, sungguh takkan habis lidah ini mengucap puji hanya kepadaNya, Tuhan semesta alam.

 

KESIMPULAN

            Indonesia memiliki keanekaragaman tanaman yang tinggi. Pengetahuan tentang karakter-karakter yang bernilai ekonomi tinggi serta identifikasi dini tanaman-tanaman yang berpotensi produksi tinggi, dan memiliki gen ketahanan terhadap serangan hama dan penyakit utama sangat penting, mengingat umur mulai berbuah kelapa yang lama. Oleh karena itu diperlukan suatu metode yang efisien untuk dapat digunakan mendeteksi dan menyeleksi karakter-karakter tersebut. Setiap marka molekular memiliki kelebihan dan kelemahan masing-masing jika dijadikan sebagai metoda dalam kegiatan seleksi. Penggunaan polymerase chain reaction (PCR) pada metode RFLP, RAPD, AFLP atau SSR lebih sering digunakan, karena lebih sederhana dibandingkan metode lainnya dan pemakaiannya disesuaikan dengan tujuan penelitian.

            Meskipun kemajuan dibidang molekular telah sangat maju, tetapi metode seleksi konvensional masih tetap tidak bisa ditinggalkan. Teknik penanda DNA ini digunakan untuk melengkapi atau menyempurnakan program seleksi yang dilakukan, untuk meningkatkan proporsi gen target dari populasi tanaman yang dihasilkan.

            Pemilihan teknik molekular disesuaikan dengan tujuan, biaya yang tersedia, dan persyaratan-persyaratan yang dibutuhkan untuk melakukannya. Pemanfaatan sidik jari DNA adalah suatu pedekatan yang penting karena dapat mencegah adanya duplikasi dalam koleksi plasmanutfah, sehingga koleksi plasmanutfah dapat dikelola dengan lebih baik dan dimanfaatkan sebagai sumber materi untuk digunakan dalam program pemuliaan guna mengembangkan varietas-varietas yang diinginkan.

            Melalui teknik molekular seperti penanda DNA, jika suatu gen dapat diketahui linkage dengan suatu penanda DNA sehingga seleksi terhadap gen pengontrol karakter target dapat diseleksi secara tidak langsung, dengan demikian akan sangat mengirit waktu dan dana. Kebanyakan karakter produksi diwariskan secara poligenik (QTL) dan sangat dipengaruhi oleh lingkungan.

            Program pemuliaan tanaman dengan metode penanda DNA diharapkan dapat meningkatkan produksi pertanian di Indonesia. Berdasarkan uraian di atas, maka pemanfaatan penanda DNA dalam program pemuliaan kelapa akan sangat efisien dan efektif.

DAFTAR PUSTAKA.

Brown, S.M., Szewc-McFadden, and S Kresovich.1996. Development and application of Simple  Sequence Repeats (SSR) loci for plant genome analysis. In Jauhar, P P (Ed). Methods of genome analysis in plants. CRC Press. New York. p.147-159

Cook, D.E.L., Kennedy D.M., Guy D.C., Russell J., Unkle  S.E., and Duncan J.M. 1996. Relatedness of group I species of Phytophthora  as  assed by random amplified polymorphic DNA (RAPDs) and sequences of ribosomal DNA. Mycological Research 100: 297-303.

Ditjen Tanaman Pangan dan Hortikultura, 1999. Petunjuk teknis penilaian dan pelepasan varietas tanaman pangan dan hortikultura. Dit. Bina Perbenihan, Ditjen Tanaman Pangan dan Hortikultura, Jakarta. 13 hal.

Gepts, P and Hancock, J. 2006. The future of plant breeding. Crop Sci. 46:1630-1634.

Nugraha, U.S. 2004. Legalisasi, kebijakan, dan kelembagaan pembangunan perbenihan. Perkembangan Teknologi TRO. 26 (1).

RPKK. 2005. Revitalisasi Pertanian, Perikanan dan Kehutanan.

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: