BIOTEKNOLOGI YANG BERKAITAN DENGAN PENGEMBANGBIAKKAN SEKSUAL DAN ASEKSUAL
Bioteknologi yang berkaitan dengan pengembangbiakkan seksual dan aseksual (padi)
a. Pendahuluan
Padi adalah tanaman yang sudah menjadi kebutuhan pokok bagi orang Indonesia dan orang lain diberbagai belahan dunia. Oleh karena itu perkembangan bioteknologi yang semakin mutakhir terus mencoba meningkatkan pengembangbiakkan bioteknologi aseksual dan seksual. Karena dengan hal tersebut dapat meningkatkan hasil serta kualitas dari padi tersebut. Tidak hanya padi tanaman lainpun bahkan hewan terus dikembangkan pengembangbiakkannya. Bioteknologi ini bertujuan memenuhi kebutuhan hidup manusia yang terus meningkat, juga menjaga kelestarian dari tumbuhan maupun hewan yang ada di bumi.
b. Teori
Padi adalah tanaman yang sudah menjadi kebutuhan pokok bagi orang Indonesia dan orang lain diberbagai belahan dunia. Oleh karena itu perkembangan bioteknologi yang semakin mutakhir terus mencoba meningkatkan pengembangbiakkan bioteknologi aseksual dan seksual. Karena dengan hal tersebut dapat meningkatkan hasil serta kualitas dari padi tersebut. Tidak hanya padi tanaman lainpun bahkan hewan terus dikembangkan pengembangbiakkannya. Bioteknologi ini bertujuan memenuhi kebutuhan hidup manusia yang terus meningkat, juga menjaga kelestarian dari tumbuhan maupun hewan yang ada di bumi.
Padi (bahasa latin: Oryza sativa L.) merupakan salah satu tanaman budidaya terpenting dalam peradaban. Meskipun terutama mengacu pada jenis tanaman budidaya, padi juga digunakan untuk mengacu pada beberapa jenis dari marga (genus) yang sama, yang biasa disebut sebagai padi liar. Padi diduga berasal dari India atau Indocina dan masuk ke Indonesia dibawa oleh nenek moyang yang migrasi dari daratan Asia sekitar 1500 SM.[1]
Produksi padi dunia menempati urutan ketiga dari semua serealia, setelah jagung dan gandum. Namun, padi merupakan sumber karbohidrat utama bagi mayoritas penduduk dunia.
Ciri ciri Padi
Padi termasuk dalam suku padi-padian atau poaceae. Terna semusim,berakar serabut,batang sangat pendek,struktur serupa batang terbentuk dari rangkaian pelepah daun yang saling menopang daun sempurna dengan pelepah tegak,daun berbentuk lanset,warna hijau muda hingga hijau tua,berurat daun sejajar,tertutupi oleh rambut yang pendek dan jarang,bagian bunga tersusun majemuk,tipe malai bercabang,satuan bunga disebut floret yang terletak pada satu spikelet yang duduk pada panikula,tipe buah bulir atau kariopsis yang tidak dapat dibedakan mana buah dan bijinya,bentuk hampir bulat hingga lonjong,ukuran 3mm hingga 15mm,tertutup oleh palea dan lemma yang dalam bahasa sehari-hari disebut sekam,struktur dominan padi yang biasa dikonsumsi yaitu jenis enduspermium.
Reproduksi seksual/generatif adalah cara reproduksi yang melibatkan peleburan gamet jantan dan betina
Reproduksi aseksual/vegetatif adalah cara reproduksi(perbanyak diri) tanpa melalui proses peleburan kedua gamet.
b. Analisis
Reproduksi seksual (padi)
Padi termasuk tumbuhan yang bereproduksi secara alami melalui anemogami. Anemogami adalah proses penyerbukan dengan bantuan angin.
Setiap bunga padi memiliki enam kepala sari(anther) dan kepala putik(stigma) bercabang dua berbentuk sikat botol.kedua organ seksual ini umumnya bisa bereproduksi secara bersamaan. Kepala sari kadang keluar dari palea dan lemma jika telah masak. Dari segi reproduksi,padi merupakan tanaman berpenyerbukan sendiri,karena 95% atau lebih serbuk sari membuahi sel telur tanaman yang sama. Setelah pembuahan terjadi,zigot dan inti polar yang telah dibuahi segera membelah diri.Zigot berkembang membentuk embrio dan inti polar menjadi endosperm.Pada akhir perkembangan,sebagian besar bulir padi mengandung pati dibagian endosperm.Bagi tanaman muda,pati dimanfaatkan sebagai sumber gizi.
Reproduksi aseksual/generative(padi)
Reproduksi aseksual padi melalui perbaikan genetik pada padi, tindakan ini menghasilkan ras lokal seperti ‘rajalele’ dari klaten dan ‘pandanwangi’ dari cianjur, serta ‘basmati rice’ dari India utara. Orang juga berhasil mengembangkan padi lahan kering (padi gogo) yang tidak memerlukan penggenangan atau padi rawa yang mampu beradaptasi terhadap kedalaman air rawa yang berubah-ubah.
Padi merupakan organisme model dalam kajian genetika tumbuhan karena dua alasan: kepentingannya bagi umat manusia dan ukuran kromosom yang relatif kecil, yaitu 1.6~2.3 × 108 pasangan basa. Sebagai tanaman model, genom padi telah disekuensing, seperti juga genom manusia.
Pemuliaan padi secara sistematis baru dilakukan sejak didirikannya IRRI di Filipina. muncullah berbagai kultivar padi dengan daya hasil tinggi. Dua kultivar padi modern pertama adalah 'IR5' dan 'IR8' (di Indonesia diadaptasi menjadi 'PB5' dan 'PB8'). meskipun hasilnya tinggi tetapi banyak petani menolak karena rasanya tidak enak (pera). Selain itu, terjadi wabah hama wereng coklat pada tahun 1970-an.
Ribuan persilangan kemudian dirancang untuk menghasilkan kultivar dengan potensi hasil tinggi dan tahan terhadap berbagai hama dan penyakit padi. Pada tahun 1984 pemerintah Indonesia meraih penghargaan dari PBB (FAO) karena berhasil meningkatkan produksi padi hingga dalam waktu 20 tahun dapat berubah dari pengimpor padi terbesar dunia menjadi negara swasembada beras. Prestasi ini tidak dapat dilanjutkan dan baru kembali pulih sejak tahun 2007.
Hadirnya bioteknologi dan rekayasa genetika pada tahun 1980-an memungkinkan perbaikan kualitas nasi. Sejumlah tim peneliti di Swiss mengembangkan padi transgenik yang mampu memproduksi toksin bagi hama pemakan bulir padi dengan harapan menurunkan penggunaan pestisida. IRRI, bekerja sama dengan beberapa lembaga lain, merakit "Padi emas" (Golden Rice) yang dapat menghasilkan provitamin A pada berasnya, yang diarahkan bagi pengentasan defisiensi vitamin A di berbagai negara berkembang. Suatu tim peneliti dari Jepang juga mengembangkan padi yang menghasilkan toksin bagi bakteri kolera[3]. Diharapkan beras yang dihasilkan padi ini dapat menjadi alternatif imunisasi kolera, terutama di negara-negara berkembang.
Sejak tahun 1970-an telah diusahakan pengembangan padi hibrida, yang memiliki potensi hasil lebih tinggi. Karena biaya pembuatannya tinggi, kultivar jenis ini dijual dengan harga lebih mahal daripada kultivar padi yang dirakit dengan metode lain.
Selain perbaikan potensi hasil, sasaran pemuliaan padi mencakup pula tanaman yang lebih tahan terhadap berbagai organisme pengganggu tanaman (OPT) dan tekanan (stres) abiotik (seperti kekeringan, salinitas, dan tanah masam). Pemuliaan yang diarahkan pada peningkatan kualitas nasi juga dilakukan, misalnya dengan perancangan kultivar mengandung karoten (provitamin A).
Keanekaragaman genetik
Hingga sekarang ada dua spesies padi yang dibudidayakan manusia secara massal: Oryza sativa yang berasal dari Asia dan O. glaberrima yang berasal dari Afrika Barat.
Pada awal mulanya O. sativa dianggap terdiri dari dua subspesies, indica dan japonica (sinonim sinica). Padi japonica umumnya berumur panjang, postur tinggi namun mudah rebah, lemmanya memiliki "ekor" atau "bulu" (Ing. awn), bijinya cenderung membulat, dan nasinya lengket. Padi indica, sebaliknya, berumur lebih pendek, postur lebih kecil, lemmanya tidak ber-"bulu" atau hanya pendek saja, dan bulir cenderung oval sampai lonjong. Walaupun kedua anggota subspesies ini dapat saling membuahi, persentase keberhasilannya tidak tinggi. Contoh terkenal dari hasil persilangan ini adalah kultivar 'IR8', yang merupakan hasil seleksi dari persilangan japonica (kultivar 'Deegeowoogen' dari Formosa) dengan indica (kultivar 'Peta' dari Indonesia). Selain kedua varietas ini, dikenal varietas minor javanica yang memiliki sifat antara dari kedua tipe utama di atas. Varietas javanica hanya ditemukan di Pulau Jawa.
Kajian dengan bantuan teknik biologi molekular sekarang menunjukkan bahwa selain dua subspesies O. sativa yang utama, indica dan japonica, terdapat pula subspesies minor tetapi bersifat adaptif tempatan, seperti aus (padi gogo dari Bangladesh), royada (padi pasang-surut/rawa dari Bangladesh), ashina (padi pasang-surut dari India), dan aromatic (padi wangi dari Asia Selatan dan Iran, termasuk padi basmati yang terkenal). Pengelompokan ini dilakukan menggunakan penanda RFLP dibantu dengan isozim.[4] Kajian menggunakan penanda genetik SSR terhadap genom inti sel dan dua lokus pada genom kloroplas menunjukkan bahwa pembedaan indica dan japonica adalah mantap, tetapi japonica ternyata terbagi menjadi tiga kelompok khas: temperate japonica ("japonica daerah sejuk" dari Cina, Korea, dan Jepang), tropical japonica ("japonica daerah tropika" dari Nusantara), dan aromatic. Subspesies aus merupakan kelompok yang terpisah.[5]
Berdasarkan bukti-bukti evolusi molekular diperkirakan kelompok besar indica dan japonica terpisah sejak ~440.000 tahun yang lalu dari suatu populasi spesies moyang O. rufipogon.[5] Domestikasi padi terjadi di titik tempat yang berbeda terhadap dua kelompok yang sudah terpisah ini. Berdasarkan bukti arkeologi padi mulai dibudidayakan (didomestikasi) 10.000 hingga 5.000 tahun sebelum masehi.[6]
Jadi secara ringkasnya reproduksi aseksual/generative pada padi dilakukan melalui:
1. Perbaikan genetik pada padi. Tindakan ini menghasilkan ras local seperti pandanwangi dan rajalele
2. Pemuliaan padi secara sistematis pada tahun menghasilkan Dua kultivar padi modern pertama adalah 'IR5' dan 'IR8' (di Indonesia diadaptasi menjadi 'PB5' dan 'PB8').namun tahun 1970an terjadi hama wereng coklat.
3. Ribuan persilangan dirancang untuk menghasilkan padi dengan potensi hasil tinggi dan tahan terhadap hama dan penyakit pada padi.
4. Hadirnya bioteknologi dan rekayasa genatika mengembangkan padi transgenic yang memproduksi toksin bagi hama pemakan padi agar mengurangi penggunaan pestisida. IRRI bekerja sama dengan lembaga lain menghasilkan padi emas( golden rice )
5. Pada tahun 1970an diusahakan pengembangan padi hibrida, namun biayanya terlalu tinggi
6. Hingga sekarang dibudidayakan Oriza sativa yang berasal dari asia dan o.
7. Kajian dengan bantuan teknik biologi molekuler selain dua subspesies O. sativa yang utama, indica dan japonica, terdapat pula subspesies minor tetapi bersifat adaptif tempatan, seperti aus (padi gogo dari Bangladesh), royada (padi pasang-surut/rawa dari Bangladesh), ashina (padi pasang-surut dari India), dan aromatic (padi wangi dari Asia Selatan dan Iran, termasuk padi basmati yang terkenal)
c. Referensi
Wikipedia
a. Pendahuluan
Padi adalah tanaman yang sudah menjadi kebutuhan pokok bagi orang Indonesia dan orang lain diberbagai belahan dunia. Oleh karena itu perkembangan bioteknologi yang semakin mutakhir terus mencoba meningkatkan pengembangbiakkan bioteknologi aseksual dan seksual. Karena dengan hal tersebut dapat meningkatkan hasil serta kualitas dari padi tersebut. Tidak hanya padi tanaman lainpun bahkan hewan terus dikembangkan pengembangbiakkannya. Bioteknologi ini bertujuan memenuhi kebutuhan hidup manusia yang terus meningkat, juga menjaga kelestarian dari tumbuhan maupun hewan yang ada di bumi.
b. Teori
Padi adalah tanaman yang sudah menjadi kebutuhan pokok bagi orang Indonesia dan orang lain diberbagai belahan dunia. Oleh karena itu perkembangan bioteknologi yang semakin mutakhir terus mencoba meningkatkan pengembangbiakkan bioteknologi aseksual dan seksual. Karena dengan hal tersebut dapat meningkatkan hasil serta kualitas dari padi tersebut. Tidak hanya padi tanaman lainpun bahkan hewan terus dikembangkan pengembangbiakkannya. Bioteknologi ini bertujuan memenuhi kebutuhan hidup manusia yang terus meningkat, juga menjaga kelestarian dari tumbuhan maupun hewan yang ada di bumi.
Padi (bahasa latin: Oryza sativa L.) merupakan salah satu tanaman budidaya terpenting dalam peradaban. Meskipun terutama mengacu pada jenis tanaman budidaya, padi juga digunakan untuk mengacu pada beberapa jenis dari marga (genus) yang sama, yang biasa disebut sebagai padi liar. Padi diduga berasal dari India atau Indocina dan masuk ke Indonesia dibawa oleh nenek moyang yang migrasi dari daratan Asia sekitar 1500 SM.[1]
Produksi padi dunia menempati urutan ketiga dari semua serealia, setelah jagung dan gandum. Namun, padi merupakan sumber karbohidrat utama bagi mayoritas penduduk dunia.
Ciri ciri Padi
Padi termasuk dalam suku padi-padian atau poaceae. Terna semusim,berakar serabut,batang sangat pendek,struktur serupa batang terbentuk dari rangkaian pelepah daun yang saling menopang daun sempurna dengan pelepah tegak,daun berbentuk lanset,warna hijau muda hingga hijau tua,berurat daun sejajar,tertutupi oleh rambut yang pendek dan jarang,bagian bunga tersusun majemuk,tipe malai bercabang,satuan bunga disebut floret yang terletak pada satu spikelet yang duduk pada panikula,tipe buah bulir atau kariopsis yang tidak dapat dibedakan mana buah dan bijinya,bentuk hampir bulat hingga lonjong,ukuran 3mm hingga 15mm,tertutup oleh palea dan lemma yang dalam bahasa sehari-hari disebut sekam,struktur dominan padi yang biasa dikonsumsi yaitu jenis enduspermium.
Reproduksi seksual/generatif adalah cara reproduksi yang melibatkan peleburan gamet jantan dan betina
Reproduksi aseksual/vegetatif adalah cara reproduksi(perbanyak diri) tanpa melalui proses peleburan kedua gamet.
b. Analisis
Reproduksi seksual (padi)
Padi termasuk tumbuhan yang bereproduksi secara alami melalui anemogami. Anemogami adalah proses penyerbukan dengan bantuan angin.
Setiap bunga padi memiliki enam kepala sari(anther) dan kepala putik(stigma) bercabang dua berbentuk sikat botol.kedua organ seksual ini umumnya bisa bereproduksi secara bersamaan. Kepala sari kadang keluar dari palea dan lemma jika telah masak. Dari segi reproduksi,padi merupakan tanaman berpenyerbukan sendiri,karena 95% atau lebih serbuk sari membuahi sel telur tanaman yang sama. Setelah pembuahan terjadi,zigot dan inti polar yang telah dibuahi segera membelah diri.Zigot berkembang membentuk embrio dan inti polar menjadi endosperm.Pada akhir perkembangan,sebagian besar bulir padi mengandung pati dibagian endosperm.Bagi tanaman muda,pati dimanfaatkan sebagai sumber gizi.
Reproduksi aseksual/generative(padi)
Reproduksi aseksual padi melalui perbaikan genetik pada padi, tindakan ini menghasilkan ras lokal seperti ‘rajalele’ dari klaten dan ‘pandanwangi’ dari cianjur, serta ‘basmati rice’ dari India utara. Orang juga berhasil mengembangkan padi lahan kering (padi gogo) yang tidak memerlukan penggenangan atau padi rawa yang mampu beradaptasi terhadap kedalaman air rawa yang berubah-ubah.
Padi merupakan organisme model dalam kajian genetika tumbuhan karena dua alasan: kepentingannya bagi umat manusia dan ukuran kromosom yang relatif kecil, yaitu 1.6~2.3 × 108 pasangan basa. Sebagai tanaman model, genom padi telah disekuensing, seperti juga genom manusia.
Pemuliaan padi secara sistematis baru dilakukan sejak didirikannya IRRI di Filipina. muncullah berbagai kultivar padi dengan daya hasil tinggi. Dua kultivar padi modern pertama adalah 'IR5' dan 'IR8' (di Indonesia diadaptasi menjadi 'PB5' dan 'PB8'). meskipun hasilnya tinggi tetapi banyak petani menolak karena rasanya tidak enak (pera). Selain itu, terjadi wabah hama wereng coklat pada tahun 1970-an.
Ribuan persilangan kemudian dirancang untuk menghasilkan kultivar dengan potensi hasil tinggi dan tahan terhadap berbagai hama dan penyakit padi. Pada tahun 1984 pemerintah Indonesia meraih penghargaan dari PBB (FAO) karena berhasil meningkatkan produksi padi hingga dalam waktu 20 tahun dapat berubah dari pengimpor padi terbesar dunia menjadi negara swasembada beras. Prestasi ini tidak dapat dilanjutkan dan baru kembali pulih sejak tahun 2007.
Hadirnya bioteknologi dan rekayasa genetika pada tahun 1980-an memungkinkan perbaikan kualitas nasi. Sejumlah tim peneliti di Swiss mengembangkan padi transgenik yang mampu memproduksi toksin bagi hama pemakan bulir padi dengan harapan menurunkan penggunaan pestisida. IRRI, bekerja sama dengan beberapa lembaga lain, merakit "Padi emas" (Golden Rice) yang dapat menghasilkan provitamin A pada berasnya, yang diarahkan bagi pengentasan defisiensi vitamin A di berbagai negara berkembang. Suatu tim peneliti dari Jepang juga mengembangkan padi yang menghasilkan toksin bagi bakteri kolera[3]. Diharapkan beras yang dihasilkan padi ini dapat menjadi alternatif imunisasi kolera, terutama di negara-negara berkembang.
Sejak tahun 1970-an telah diusahakan pengembangan padi hibrida, yang memiliki potensi hasil lebih tinggi. Karena biaya pembuatannya tinggi, kultivar jenis ini dijual dengan harga lebih mahal daripada kultivar padi yang dirakit dengan metode lain.
Selain perbaikan potensi hasil, sasaran pemuliaan padi mencakup pula tanaman yang lebih tahan terhadap berbagai organisme pengganggu tanaman (OPT) dan tekanan (stres) abiotik (seperti kekeringan, salinitas, dan tanah masam). Pemuliaan yang diarahkan pada peningkatan kualitas nasi juga dilakukan, misalnya dengan perancangan kultivar mengandung karoten (provitamin A).
Keanekaragaman genetik
Hingga sekarang ada dua spesies padi yang dibudidayakan manusia secara massal: Oryza sativa yang berasal dari Asia dan O. glaberrima yang berasal dari Afrika Barat.
Pada awal mulanya O. sativa dianggap terdiri dari dua subspesies, indica dan japonica (sinonim sinica). Padi japonica umumnya berumur panjang, postur tinggi namun mudah rebah, lemmanya memiliki "ekor" atau "bulu" (Ing. awn), bijinya cenderung membulat, dan nasinya lengket. Padi indica, sebaliknya, berumur lebih pendek, postur lebih kecil, lemmanya tidak ber-"bulu" atau hanya pendek saja, dan bulir cenderung oval sampai lonjong. Walaupun kedua anggota subspesies ini dapat saling membuahi, persentase keberhasilannya tidak tinggi. Contoh terkenal dari hasil persilangan ini adalah kultivar 'IR8', yang merupakan hasil seleksi dari persilangan japonica (kultivar 'Deegeowoogen' dari Formosa) dengan indica (kultivar 'Peta' dari Indonesia). Selain kedua varietas ini, dikenal varietas minor javanica yang memiliki sifat antara dari kedua tipe utama di atas. Varietas javanica hanya ditemukan di Pulau Jawa.
Kajian dengan bantuan teknik biologi molekular sekarang menunjukkan bahwa selain dua subspesies O. sativa yang utama, indica dan japonica, terdapat pula subspesies minor tetapi bersifat adaptif tempatan, seperti aus (padi gogo dari Bangladesh), royada (padi pasang-surut/rawa dari Bangladesh), ashina (padi pasang-surut dari India), dan aromatic (padi wangi dari Asia Selatan dan Iran, termasuk padi basmati yang terkenal). Pengelompokan ini dilakukan menggunakan penanda RFLP dibantu dengan isozim.[4] Kajian menggunakan penanda genetik SSR terhadap genom inti sel dan dua lokus pada genom kloroplas menunjukkan bahwa pembedaan indica dan japonica adalah mantap, tetapi japonica ternyata terbagi menjadi tiga kelompok khas: temperate japonica ("japonica daerah sejuk" dari Cina, Korea, dan Jepang), tropical japonica ("japonica daerah tropika" dari Nusantara), dan aromatic. Subspesies aus merupakan kelompok yang terpisah.[5]
Berdasarkan bukti-bukti evolusi molekular diperkirakan kelompok besar indica dan japonica terpisah sejak ~440.000 tahun yang lalu dari suatu populasi spesies moyang O. rufipogon.[5] Domestikasi padi terjadi di titik tempat yang berbeda terhadap dua kelompok yang sudah terpisah ini. Berdasarkan bukti arkeologi padi mulai dibudidayakan (didomestikasi) 10.000 hingga 5.000 tahun sebelum masehi.[6]
Jadi secara ringkasnya reproduksi aseksual/generative pada padi dilakukan melalui:
1. Perbaikan genetik pada padi. Tindakan ini menghasilkan ras local seperti pandanwangi dan rajalele
2. Pemuliaan padi secara sistematis pada tahun menghasilkan Dua kultivar padi modern pertama adalah 'IR5' dan 'IR8' (di Indonesia diadaptasi menjadi 'PB5' dan 'PB8').namun tahun 1970an terjadi hama wereng coklat.
3. Ribuan persilangan dirancang untuk menghasilkan padi dengan potensi hasil tinggi dan tahan terhadap hama dan penyakit pada padi.
4. Hadirnya bioteknologi dan rekayasa genatika mengembangkan padi transgenic yang memproduksi toksin bagi hama pemakan padi agar mengurangi penggunaan pestisida. IRRI bekerja sama dengan lembaga lain menghasilkan padi emas( golden rice )
5. Pada tahun 1970an diusahakan pengembangan padi hibrida, namun biayanya terlalu tinggi
6. Hingga sekarang dibudidayakan Oriza sativa yang berasal dari asia dan o.
7. Kajian dengan bantuan teknik biologi molekuler selain dua subspesies O. sativa yang utama, indica dan japonica, terdapat pula subspesies minor tetapi bersifat adaptif tempatan, seperti aus (padi gogo dari Bangladesh), royada (padi pasang-surut/rawa dari Bangladesh), ashina (padi pasang-surut dari India), dan aromatic (padi wangi dari Asia Selatan dan Iran, termasuk padi basmati yang terkenal)
c. Referensi
Wikipedia
Komentar
Posting Komentar