MAKALAH

Perakitan Varietas Secara Konvensional :

Poliploidi

Diajukan untuk memenuhi tugas mata kuliah teknologi benih

Disusun Oleh:

Ardika Albi Fauzi

Adhitiya Rana

150510140158

150510140165

Rosafira Putri Zistalia 150510140207

M. Ali Akbar 150510140219

Agroteknologi J

Fakultas Pertanian - Universitas Padjadjarann

Jalan Raya Bandung Sumedang Km. 21, Jatinangor, Jawa Barat.

2015

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas kehendak-Nya

kami dapat menyelesaikan makalah yang berjudul “Perakitan Varietas Secara

Konvensional : Poliploidi”. Makalah ini disusun untuk memberikan pengetahuan

tentang salah satu kegiatan yang digunakan dalam membuat varietas yang baru yakni

dengan memanfaatkan fenomena poliploidi.

Kami menyadari makalah ini masih memiliki kekurangan, sehingga kami

berharap para pembaca dapat turut memberikan saran dan kritik yang membangun

demi penyempurnaan makalah ini.

Jatinangor, September 2015

Penyusun.

ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR...................................................................................................ii

DAFTAR ISI................................................................................................................iii

DAFTAR GAMBAR....................................................................................................iv

BAB 1 PENDAHULUAN.............................................................................................1

1.1. Latar Belakang...................................................................................................1

BAB 2 ISI......................................................................................................................3

2.1. Macam Poliploidi...............................................................................................3

2.1.1. Alami dan Buatan.........................................................................................3

2.1.2. Autopoliploidi dan Allopoliploidi................................................................3

2.2. Proses Terjadinya Poliploidi..............................................................................4

2.3. Efek Poliploidi Terhadap Tanaman...................................................................4

2.4. Zat Kimia Penginduksi Poliploidi.....................................................................4

2.5. Pengaruh Kolkisin Pada Pembelahan Sel..........................................................5

2.6. Penerapan Perlakuan Kolkisin...........................................................................6

2.6.1. Metode perlakuan.........................................................................................7

2.6.2. Faktor yang mempengaruhi penyerapan kolkisin.........................................7

BAB 3 PENUTUP.........................................................................................................9

3.1. Kesimpulan........................................................................................................9

DAFTAR PUSTAKA..................................................................................................10

iii

DAFTAR GAMBAR

gambar 1. Rumus bangun kolkisin murni......................................................................5gambar 2. Anti mitotic agent berikatan dengan β-tubulin.............................................6gambar 3. Semangka tanpa biji hasil poliploidi............................................................7

iv

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kian pesatnya perkembangan ilmu pengetahuan turun andil membuat dunia

pertanian terus berubah ketingkat yang lebih modern. Salah satu bukti keadaan dunia

pertanian yang kian modern yakni penggunaan benih atau bibit tanaman budidaya

yang memiliki sifat yang sesuai dengan tujuan budidaya dan tentunya hal ini akan

menguntungkan bagi petani. Hal ini dapat terwujud karena teknologi saat ini telah

mampu memanfaatkan keragaman genetik suatu tanaman dan selanjutnya

keragamaan genetik tersebut terus ditingkatkan dengan program pemuliaan tanaman.

Pemuliaan tanaman ditujukan untuk meningkatkan kesejahteraan manusia dengan

cara memanipulasi genetik suatu tanaman sehingga didapat sifat tanaman yang sesuai

dengan kebutuhan manusia.

Peningkatan keragaman genetik suatu tanaman dapat dilakukan dengan beberapa

cara salah satunya poliploidi. Poliploidi merupakan salah satu cara perakitan varietas

yang sifatnya konvensional. Poliploidi merupakan peristiwa dimana kromosom suatu

individu mengalami pelipatgandaan dalam segi jumlah. Hal ini dapat terjadi karena

sel suatu tanaman mengalami gagal berpisah saat proses mitosis sehingga jumlah

kromosom yang seharusnya jumlahnya tetap menjadi dua kali lipat. Hal ini tentunya

akan berpengaruh terhadap tanaman seperti ukurannya menjadi lebih besar atau

ekspresi lainnya.

Peristiwa poliploidi sebenarnya dapat terjadi secara alami. Namun dalam tujuan

perakitan varietas baru, peristiwa poliploidi dilakukan secara buatan dengan bantuan

zat penginduksi poliploidi salah satu yang sering digunakan yakni kolkisin. Kolkisin

menyebabkan benang-benang spindel terhenti aktivitasnya dan tentunya akan

membuat peristiwa pembelahan sel tidak terjadi dengan normal.

Dalam pelaksanaan pemberian kolkisin dengan tujuan mendapatkan tanaman

yang mengalami poliploidi, perlu diperhatikan berbagai aspek seperti tingkat

1

kepekaan tanaman terhadap perlakuan, konsentrasi kolkisin, jenis perlakuan,

lingkungan pemberian kolkisin, dan waktu pemberian kolkisin. Dengan

memperhatikan aspek yang ada, diharapkan kegiatan perakitan varietas ini dapat

berjalan sesuai rencana dan mendapatkan hasil yang sesuai dengan keinginan.

2

BAB 2 ISI

2.1. Macam Poliploidi

1.1.1. Alami dan Buatan

Poliploidi adalah suatu peristiwa terjadinya pelipatgandaan jumlah kromosom,

misalkan dari 2n menjadi 4n. Poliploidi dapat terjadi secara alami dan buatan.

Poliploidi secara alami terjadi karena adanya faktor alami yang membuat sitoplasma

menjadi encer sehingga tidak terbentuk benang-benang spindle. Faktor alami yang

sering menyebabkan poliploidi adalah suhu. Kejutan suhu dapat menginduksi

poliploidi oleh salah satu dari dua mekanisme yaitu: (1) menyebabkan retensi badan

kutub kedua meiosis atau (2) menghalangi pembelahan mitosis pertama. Menurut

Donaldson et al., (2008) dalam Mable (2011), tekanan yang tinggi antara 400 dan 600

atmosfer juga dapat menginduksi poliploidi. Sementara kejutan tekanan tidak relevan

dengan  pembentukan poliploidi dalam sistem liar, dingin atau guncangan panas

dapat terjadi secara alami melalui perubahan thermoclines, air gerakan-gerakan

seperti banjir atau pencairan salju, hujan lebat atau perubahan yang cepat dalam suhu

musiman.

Poliploidi buatan umumnya dilakukan untuk mendapatkan produk genetik

sesuai keinginan breeder atau pihak terkait. Pada umumnya poliploidi buatan dapat

terjadi dengan memberikan kolkisin (C12H25O6N). Kolkisin ini dapat diperoleh dari

biji atau umbi tanaman Colchicum autumnale. Caranya pemberian kolkisin ini cukup

dengan merendam biji dalam larutan kolkisin atau memberikan kolkisin pada sel-sel

meristematik seperti mata tunas atau pucuk.

1.1.2. Autopoliploidi dan Allopoliploidi

Poliploidi dapat dibagi menjadi dua macam, yaitu :

Autopoliploidi; yaitu perlipatgandaan jumlah kromosom yang berasal

dari satu spesies tanaman.

3

Allopoliploidi; yaitu perlipatgandaan jumlah kromosom yang berasal

dari hasil persilangan dua spesies tanaman atau lebih.

1.2. Proses Terjadinya Poliploidi

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa poliploidi adalah suatu

peristiwa terjadinya pelipatgandaan jumlah kromosom, misalkan dari 2n menjadi 4n.

Hal ini terjadi karena adanya pengenceran sitoplasma sehingga benang spindle tidak

terbentuk. Akibatnya pada fase metaphase menuju anaphase tidak ada benang spindle

yang menarik kromosom ke kedua kutubnya masing-masing sehingga kromosom

yang seharusnya terbagi menjadi 2n dan 2n tetap berkumpul pada bidang ekuator dan

terbentuk dinding inti sel baru menjadi 4n.

1.3. Efek Poliploidi Terhadap Tanaman

Poliploidi atau pelipatgandaan jumlah kromosom dapat menyebabkan

terjadinya pembesaran ukuran pada bagian-bagian tanaman. Contohnya pembesaran

pada batang, umbi, ubi, daun, bunga, buah, dan biji. Poliploidi tidak mengubah

bentuk dan warna, hanya memperbesar ukuran. Perubahan bentuk dan warna

dilakukan dengan mutasi. Hal ini dikarenakan, karena poliploidi merupakan peristiwa

pelipatgandaan jumlah kromosom, sedangkan mutasi merupakan peristiwa perubahan

urutan basa nitrogen dalam suatu individu yang akan menciptakan variasi genetik

baru dari tetuanya.

1.4. Zat Kimia Penginduksi Poliploidi

Pada pelaksanaan poliploidi buatan, kolkisin merupakan salah satu zat kimia

penginduksi terjadinya poliploidi atau bisa disebut dengan senyawa anti mitotic agent

yang sering digunakan. Selain kolkisin, terdapat senyawa anti mitotic agent lain

seperti asefnaten, kloralhidrat, sulfanilamid, etil-merkuri-klorid, dan

heksaklorosikloheksan. Kolkisin sering digunakan dibanding dengan zat kimia yang

telah disebutkan karena memiliki kelebihan yakni mudah larut dalam air, sedangkan

4

zat kimia yang telah disebutkan hanya larut dalam gliserol sehingga dalam

penggunaannya akan lebih sulit dibanding dengan kolkisin.

Pada bidang kesehatan terdapat tiga golongan antimitotic agent yang berbeda yang

telah teridentifikasi, yaitu golongan taxanes contohnya paclitaxel (taxol) dan docetaxel,

golongan vinca alkaloids contohnya vincristine, vinblastine, vindesine, dan vinorelbine,

dan golongan yang terakhir yakni kolkisin (colchicine).

gambar 1. Rumus bangun kolkisin murni

Sejak ditemukannya di tahun 1937, kolkisin banyak digunakan oleh pemulia

untuk mendapatkan individu dengan jumlah kromosom yang berlipatganda dari

jumlah normalnya. Kolkisin memiliki pola aksi menginduksi poliploidi dengan cara

menjadi inhibitor tubulin yang membentuk mikrotubulus melalui pengikatan subunit β-

tubulin dari mikrotubulus . Kolkisin merupakan senyawa yang didapat dari ekstraksi

tumbuhan Colchicum autumnale L. yang termasuk anggota famili Liliacea. Tanaman ini

hanya tumbuh di daerah subtropis sehingga tanaman ini tidak dapat ditemukan di

Indonesia. Adanya masalah ini, Indonesia biasanya mengimpor kolkisin dari negara lain.

1.5. Pengaruh Kolkisin Pada Pembelahan Sel

Telah dijelaskan sebelumnya bahwa kolkisin akan bekerja dengan cara menjadi

inhibitor tubulin yang akan membentuk mikrotubulus. Mikrotubul berperan penting

dalam pembelahan sel dengan cara terlibat dalam pergerakan dan penempelan kromoson

selama mitosis.

5

Sumber : repository.unib.ac.id

gambar 2. Anti mitotic agent berikatan dengan β-tubulin (a) gol. vinca alkaloids (b) gol. Kolkisin (c) gol. taxanes

Keadaan mikrotubul di dalam sel tidak statis, namun dinamis suatu saat

memanjang (polimerisasi) dan saat lainnya memendek (depolimerisasi) saling silih

berganti. Sifat ini menjadikan mikrotubul memiliki peran penting selama pembelahan

sel yakni sebagai penggerak kromosom. Kehadiran kolkisin akan mengganggu

polimerisasi dan depolimerisasi mikrotubul. Hal ini terjadi karena kolkisin akan

berikatan dengan β-tubulin yang merupakan salah satu subunit tubulin bersama

dengan α-tubulin membentuk mikrotubul. Kolkisin yang berikatan dengan β-tubulin

membuat mikrotubul yang terbentuk menjadi tidak normal.

1.6. Penerapan Perlakuan Kolkisin

Dalam penerapannya, kolkisin yang diberikan kepada suatu individu tanaman

bisa dilakukan dengan beberapa metode sesuai dengan keperluan. Selain itu dalam

pelaksanaannya, ada faktor yang mempengaruhi keberhasilan pemberian kolkisin

sehingga perlu diperhatikan agar mendapat individu tanaman yang telah mengalami

peristiwa poliploidi.

1.6.1. Metode perlakuan

6

Sumber : http://www.nature.com

Ada beberapa cara dalam penerapan perlakuan kolkisin. Cara-cara ini

dilakukan tergantung pada tujuan penelitian, peralatan yang tersedia, dan jenis

tanaman. Diantaranya adalah metode imersi biji (seed immersion), metode

tetes pada jaringan meristem ujung, metode imersi stek, metode kolkisin

dipekatkan dalam pasta lanolin, dan metode penyuntikan (injection).

gambar 3. Semangka tanpa biji hasil poliploidi

Penerapan kolkisin yang sering digunakan yakni dengan metode imersi

biji biasanya dilakukan pada semangka. Metode ini dilakukan dengan cara

merendam benih dalam suatu cawan petri yang telah dilapisi tissue atau kapas.

Biji diusahakan tidak terendam seluruhnya agar biji dapat memperoleh

oksigen dengan baik. Benih yang diberi perlakuan perendaman kolkisin

merupakan benih yang nantinya menjadi tetua betina. Setelah didapat benih

dengan kromosom tetraploid, benih tersebut ditumbuhkan dan disilangkan

dengan semangka diploid yang nantinya akan menghasilkan benih semangka

triploid. Benih semangka triploid ini bila ditanam akan menghasilkan

semangka tanpa biji. Proses ini harus diulang setiap kali akan menghasilkan

semangka tanpa biji karena semangka tanpa biji (triploid) tidak mempunyai

benih yang fertil untuk ditanam kembali.

7

Sumber : www.ladangpengetahuan.com

1.6.2. Faktor yang mempengaruhi penyerapan kolkisin

Saat penerapan perlakuan kolkisin, ada faktor-faktor yang perlu

diperhatikan agar kolkisin dapat menyerap kedalam benih. Hal yang diperhatikan

pertama kali yakni keadaan sel individu. Kolkisin akan efektif apabila diteteskan

atau direndam pada saat sel membelah sebab kolkisin akan diserap oleh sel dan

mempengaruhi pembelahan sel yang sedang berlangsung.

Selanjutnya, waktu yang penerapan perlakuan perlu diperhatikan pula.

Pemberian kolkisin sebaiknya dilakukan pada pagi atau sore hari dimana pada

saat itu suhu udara rendah dan kelembaban tinggi. Hal ini dilakukan karena sifat

kolkisin yang mudah menguap . Keberadaan air disekitar benih mempengaruhi

terhadap penyerapan kolkisin. Perendaman dengan air sebelum perlakuan

perendaman dengan larutan kolkisin akan lebih mengefektifkan pemberian

kolkisin, sebab sel-sel benih sudah berimbibisi terlebih dahulu. Dengan demikian,

benih lebih mudah menerima pengaruh kolkisin. Benih yang akan digandakan

sebaiknya juga direndam dahulu dalam larutan fungisida agar tidak

terkontaminasi penyakit .

Kepekaan terhadap perlakuan kolkisin amat berbeda di antara spesies

tanaman. Oleh karena itu baik konsentrasi maupun waktu perlakuan akan berbeda

pula, bahkan untuk bagian tanaman yang berbeda akan lain pula dosis dan

waktunya konsentrasi yang diberikan untuk menginduksi poliploid biasanya

berkisar 0.006 sampai 1.0%, sedang konsentrasi untuk perlakuan pada benih

umumnya sebesar 0.05% dengan waktu perendaman 3 sampai 5 hari. Untuk

kecambah dicelup kedalam larutan kolkisin selama 3 sampai 4 jam, sedangkan

untuk tunas larutan dioleskan atau diteteskan.

8

BAB 3 PENUTUP

3.1. Kesimpulan

Dari uraian yang telah dijelaskan, maka dapat disimpulkan bahwa poliploidi

merupakan kejadian pengenceran sitoplasma yang menyebabkan tidak terbentuk

benang spindle sehingga kromosom tidak bergerak ke masing-masing kutub.

Poliploidi tidak mengubah bentuk dan warna, namun hanya mengubah ukuran

tanaman. Poliploidi dapat terjadi secara alami dan buatan. Salah satu zat yang dapat

menyebabkan terjadinya poliploidi adalah kolkisin.

9

DAFTAR PUSTAKA

Alam, M.M., M.K. Karim, M.A. Aziz, M.M Hossain, B. Ahmed, A. Mandal. 2011.

Induction and evaluation of polyploidy in some local potato varieties of Bangladesh.

J. Biodiversity Environ. Sci. 1: 16-21

Mable B. K., et, al. 2011. Genome duplication in amphibians and fish: an extended

synthesis.  Journal of Zoology  284 (2011) 151 – 182 c 2011

Escandon, A.S., J.C. Hagiwara, L.M. Alderete. 2006. A new of Bacopa monnieri

obtained by in vitro polyploidization. Electronic J. Biotech. 9: 181-186

Haryanti, S., R.B. Hastuti, N. Setiari, A. Banowo. 2009. Pengaruh Kolkisin Terhadap

Pertumbuhan, Ukuran Sel Metafase Dan Kandungan Protein Biji Tanaman Kacang

Hijau (Vigna radiata (L) Wilczek). J. Penelit. Sains Teknol. 10:112-120

Nasir, M. 2002. Bioteknologi Molekuler Teknik Rekayasa Genetika Tanaman.

Penerbit PT. Citra Aditya Bakti Bandung

Rostini, Neni. 2008. Pengantar Pemuliaan Tanaman. Bandung : Pustaka Giratuna

10