Padi Semi Dwarf

Peningkatan jumlah penduduk Indonesia yang masih sekitar 1.3% setahun dan peningkatan pendapatan sebagian masyarakat di masa depan akan mendorong kebutuhan pangan Indonesia hingga 2 kali lipat dalam 30-40 tahun mendatang (Yudo Hudoso,2001), Kecendrungan yang sama juga terjadi di tingkat global2. Meningkatkan produksi pangan tanpa merusak lingkungan merupakan tantangan luar biasa. Di lain sisi bagi Indonesia sektor pertanian adalah salah satu sektor yang dapat diandalkan menghadapi krisis, seperti kita ketahui hampir 70 % wilayah Indonesia adalah pedesaan dan potensi pengembangan dan perluasan lahan masih terbuka. Ketahanan pangan pada dasarnya mencakup aspek ketersediaan pangan, akses ke pangan dan kecukupan tingkat nutrisi di masyarakat.

Di tingkat nasional kebijakan nasional ketahanan pangan (UU no 7, 1996) menyatakan bahwa ketahanan pangan adalah cukup (sesuai dengan kebutuhan dalam jumlah dan mutu), aman, merata dan terjangkau. Pengembangan bioteknologi modern dapat membantu meningkatkan ketersediaan/suplai pangan secara berkelanjutan maupun kecukupan tingkat nutrisi. Bioteknologi dapat membantu meningkatkan produksi maupun produktivitas, memperbaiki kandungan nutrisi, meningkatkan stabilitas dan daya dukung lahan.

Padi, jagung dan kedelai adalah prioritas tanaman pangan di Indonesia. Meskipun selayaknya diversifikasi pangan non beras adalah suatu kebijakan yang sangat penting untuk didukung, pada kenyataannya saat ini beras masih merupakan bahan pangan pokok lebih dari 50 % penduduk dunia. Pengkonsumsi beras terutama adalah penduduk di negara berkembang Asia, Afrika dan Amerika Latin. Produksi beras terutama dihasilkan di negara-negara Asia pada lahan para petani yang memiliki lahan kurang dari 1 hektare, terutama untuk konsumsi dalam negeri, hanya sekitar 5% diperjual belikan di pasar internasional4. Padi masih merupakan komoditi penting dan strategis. Salah satu kendala dalam budidaya padi di daerah tropik yaitu curah hujan dan angin yang tinggi dimana hujan dan angin menyebabkan tanaman padi menjadi rebah, sehingga menyebabkan kerugian yang sangat besar bagi petani.

Bioteknologi sebagai alternatif teknologi di masa datang telah dijadikan prioritas penelitian di banyak negara. Cina, India dan Thailand adalah, Negara-negara penghasil beras utama yang sangat mendukung penelitian bioteknologi padi baik dalam bentuk alokasi dana penelitian maupun pengembangan sumber daya manusia. Selain sebagai komoditi strategis, padi memiliki keunikan biologis yaitu ukuran genomnya yang relatif kecil untuk tanaman jenis monokotil, sebesar 430 mega pasangan basa, sehingga padi adalah tanaman ideal sebagai tanaman model untuk penelitian genom.

Pemuliaan tanaman dan genetika telah menghantar pengembangan varietas-varietas unggul umur genjah di dekade 60-70 an yang kerap disebut sebagai revolusi hijau. Varietas-varietas tersebut telah banyak member sumbangan untuk peningkatan produksi pangan pada masanya, namun permasalahan utamanya varietas-varietas tersebut kebanyakan membutuhkan input tinggi dalam bentuk pupuk, irigasi dan lainnya; Dengan demikian dalam jangka panjang berdampak terhadap lingkungan karena pada prakteknnya cenderung terjadi penggunaan pupuk kimia secara berlebihan dan pemilihan varietas-varietas tertentu saja. Revolusi pertanian di masa mendatang mungkin adalah revolusi genomik, revolusi gen dan revolusi protein, yang sifatnya tidak menggantikan teknologi yang sudah ada sekarang seperti pemuliaan maupun kearifan tradisional, namun lebih melengkapi dan memungkinkan penerapan teknologi yang ada secara lebih presisi.

Salah satu alternatif untuk mencegah tanaman rebah yaitu dengan modifikasi DNA padi dengan membuat tanaman padi semi rendah (semi dwarfing) sehingga dengan berkurangnya ketinggian padi tingkat kerebahan tidak ada dengan cara melakukan radiasi sinar gamma atau dengan menghilangkan Gibberellic Acid (GA) pada tanaman tersebut, dimana GA berfungsi untuk memacu pertumbuhan pada tanaman. Gen semi dwarfing (sd-1) adalah salah satu gen yang paling penting di pemuliaan padi modern. karakter ini hasil resesif dimana batangnya di modifikasi menjadi rendah dengan mutasi sinar dan indeks panen yang lebih besar, memungkinkan untuk peningkatan penggunaan pupuk nitrogen. Gen Padi sd-1 pertama kali diidentifikasi di varietas Dee-geo woo-gen (DGWG) dari China, dan yang lain pada awal tahun 1960 dengan Peta (tinggi) untuk mengembangkan kultivar semi dwarf IR8, yang menghasilkan hasil tanaman padi seluruh Asia dan membentuk dasar untuk pengembangan baru unggul tanaman jenis semi dwarf. Sejak tahun 1960, sd-1 tetap gen dominan semi dwarfing hadir dalam kultivar padi saat ini.

Dari hasil penelitian Rashid et al (2009) bahwa dengan irradiasi sinar gamma dapat menurunkan karakter morfologi seperti tinggi tanaman dan dapat disimpulkan bahwa dengan pemberian irradiasi sinar gamma, tinggi tanaman menurun hal ini disebabkan oleh adanya kerusakan fisiologis pada tanaman, hal ini sesuai dengan literatur Gaul (1977) mengatakan bahwa kerusakan tanaman pada generasi M1 akibat perlakuan radiasi pengionan pada umumnya merupakan kerusakan fisiologis (primer) yang bersifat deskriptif dimana menunjukkan asal mula perubahan biologi yang terjadi, selain dapat diamati secara langsung melalui penampilan morfologi pada suatu organ kerusakan fisiologi dapat ditentukan secara sitologis secara tingkat kromosom atau disebut ekstrakromosonal

Modifikasi tinggi tanaman

Modifikasi tinggi tanaman padi merupakan target yang sangat penting, varietas yang fenotipnya produksi tinggi, sedang atau rendah dan tanaman resisten terhadap bahaya angin dan hujan. Baru-baru ini studi tentang genetika molekuler difokuskan pada sequensing genom bisa menjadi alat yang sangat ampuh untuk mengidentifikasi gen dan untuk memilih tanaman mutan (hasil radiasi sinar gamma) menunjukkan fenotip tertentu. Dengan ditemukannya sequencing genom sehingga mempermudah dalam pemilihan tanaman yang diinginkan seperti tanaman padi semi rendah dimana gen yang mengatur padi yaitu gen sd-1(semi dwarf) Asano, et al (2007) dan tanaman rendah D-18 (Itoh, et al 2002)

Modifikasi tinggi tanaman dengan studi analisis genetik

Modifikasi tinggi tanaman merupakan hal yang sangat penting sekali, dimana yang mangatur gen semi rendah adalah gen sd-1. Dari analisis studi genetik diketahui gen yang mengkode gen sd-1 adalah GA20oxidase-2 yang terjadi pada biosintesis Giberelin Asano, et al (2007).

Dari hasil penelitian asano, et al (2007) gen sd-1 dikontrol oleh 4 gen GA20oxidase yang terdiri dari GA20oxidase-1, GA20oxidase-2, GA20oxidase-3, GA20oxidase-4. Dimana GA20oxidase-2 yang mengatur sifat semi rendah, Dengan menghasilkan beberapa nomor dengan perbedaan allel yang mengontrol semua karakter target yang hasil mutasi di GA20oxidase-2 sebagai agronomi menguntungkan untuk aksitektur padi

Modifikasi tinggi tanaman dengan manipulasi jalur biosintesis Giberelin

Modifikasi tanaman yang kedua ini diatur oleh gen D-18 dari hasil penelitian Itoh,et al (2002) yang menyatakan bahwa yang mengkode gen D-18 adalah enzim Giberelin (GA) katalis 3β-hydroxylase dimana gen GA 3β-hydroxylase ini paling sedikit 2 gen yaitu OsGA3ox1 dan OsGA3ox2

Banyak aspek pertumbuhan dan perkembangan tanaman melibatkan gibberellin (GA) keluarga hormon. Gen-gen semidwarfing banyak digunakan dalam gandum, RHT-B1b dan RHT-D1b, menyandi protein yang terlibat dalam transduksi sinyal GA-(4). Selain itu, GA-responsif kerdil mutan telah diidentifikasi dalam banyak spesies, yang sering dihasilkan dari mutasi pada gen yang mengkode enzim biosintesis GA. Padi, mutan dx dan D18 cacat dalam ent-kaurene oksidase dan GA 3-oksidase kegiatan, masing-masing, mewakili langkah awal dan akhir dalam jalur biosintesis GA Tanaman ini memiliki kandungan padi semi rendah GA1 (pertumbuhan besar aktif GA Padi) dan dapat diselamatkan oleh aplikasi GAS aktif seperti GA3. Penelitian sebelumnya telah menyarankan bahwa sd-1 semidwarf hasil dari kekurangan gas aktif, meskipun metode yang digunakan (enzyme-linked immunosorbent atau bioassay) kurangnya ketepatan metode analisis kimia modern. Selanjutnya, sd-1 tanaman tetap tanggap terhadap GA3 selama bibit, anakan, dan menuju tahap pertumbuhan Bahan ini dari sd-1 konsisten dengan fenotipe semidwarf yang merupakan hasil dari sebuah blok parsial dalam biosintesis GA. Ini telah mengidentifikasi GA 20-oksidase putatif gen sangat dekat dengan lokus Sd-1 pada kromosom 1. ini menunjukkan bahwa mutan semidwarf mengandung perubahan dalam gen ini, menyebabkan perubahan dalam konten GA yang konsisten dengan blok pada langkah dalam jalur biosintesis GA dan, oleh karena itu, mengusulkan bahwa GA 20-oksidase gen sesuai dengan lokus Sd-1

Kode gen GA katalis 3β-hydroxylase di reaksi dari GA20 sampai GA1 dan ekspresinya diatur oleh GA yang aktif malalui mekanisme feed-back, disarankan bahwa tahap katalis oleh enzim menjadi titik kunci untuk mengatur level GA. Dengan mempertimbangkan kemungkinan atau mengurangi tinggi tanaman padi melalui pengaturan GA dari hasil penelitian Itoh, et al (2002) dengan menggunakan ekspresi antisens D-18 cDNA menyatakan Tanaman yang mengekspresikan antisense menunjukkan fenotipe semi rendah dibandingkan terhadap tanaman kontrol. tanaman antisense dengan semi rendah dari fenotip menunjukkan penurunan tingkat D18 mRNA, tanaman dari induksi mengungkapkan lebih tinggi OsGA20ox1 yang menyandi GA katalis 20-oxidase tahap dari GA53 ke GA 20 di jalur GA biosintetik. Itoh, et al (2002) yang mendemonstrasikan hasilnya ketinggian padi dapat dikontrol oleh manipulasi ekspresi GA melalui penurunan tingkat GA yang aktif

DAFTAR PUSTAKA

• Asano. K.;T. Takashi.; K.Miura; Q. Qian; H. Kitano; M. Matsuoka and M. Ashikari, 2007. Genetic and Moleculer Analysis of Utility of sd-1 Allel in Rice Breeding. Breeding Sciences 57:53-58
• Badigaannavar, A. and S. Mondal, 2009. Genetic Enhancement of Goundnut (Arachis hypogeal L) for High Oil Content through Gamma Ray Mutagenetic; Q Y shu Induced Plant Mutation in Genomic Era Food and Agriculture organization of the United Nation, Roma
• Bughio, H.R; M.A. Asad; I.A. Odhano; M.S Bughio; M.A. Khan and N.N. Maston. 2007. Suntainable Rice Production Through the use of Mutation breeding. Pak .J. Bot 39(7):2457-2461
• Chen. P.D; T.D. Bie; Y.P. Cao; S.W. Chen dan X.E Way, 2009. Irradition-induced Wheat alien Translocation Lines and their Aplication in Wheat Breeding. Cultival Journal ofBiological Sciences 1(13):545-547
• Hemon, A.f., 2002. Induksi Mutasi dengan Radiasi Sinar Gamma dan Seleksi In Vitro Untuk Identifikasi Embrio Somatik Kacang Tanah cv Lokal Bima yang Toleran pada Media Plietilen Glikol, FP Univeritas Mataram
• http://www.bps.go.id.2011. Produksi padi 2010. Diakses pada tanggal 31 Maret 2010
• http://setjen.deptan.go.id. 2008. PS : Produksi padi naik 4,77%. Diakses pada tanggal 31 Maret 2010
• http://warintekbantul.go.id. 2008. Padi (Oryza sativa L). Diakses pada tanggal 31 Maret 2010
• http://www.damandiri.or.id. 2009. Tanaman Nilam Diakses pada tanggal 31 Maret 2010
• http://www.infonuklir.com. 2008. Mutasi. Diakses pada tanggal 31 Maret 2010
• http://www.warintek.ristek.go.id,.2008. Padi (Oryza sativa L). Diakses pada tanggal 31 Maret 2010
• Irfaq, M and K Nawab, 2001. Effect of Gamma Irradition on some Morphological characterity of three wheat (Triticum aestivum) Cultival Journal ofBiological Sciences 1(10):935-937
• …………………………., 2003. A study to determine the Proper Dose of Gamma Radiation for Inducing Beneficial Genetic Variability in Bread Wheat (Triticum aestivum L) a Jaurnalof Plant Sciences 2(23):1531-1534
• Ito, H; M. Ueguchi; T. Sakamoto; T. Kayano; H.Tanaka, M.Ashikari and M Matsuoka, 2002. Modification of Plant Height by Supressing the Heigth-Controling Gene, D-18, in Rice. Breeding Sciences 52:215-218
• Kang, S.Y; I.C. shin; Y.I.Lee; H.S.Song; S.J. Lee; D.S. Kim; G.J.Lee and Y.C. Cho, 2006. A Naw High Yielding and Lodging Tolerant rice Cultivar ‘Woncheongbyo’ mutaned from Chuchecgbye. Korean J Breed, 38(3):209-210
• Loedin, Slamet dan Inez H. 2006. BIOTEKNOLOGI PADI UNTUK KETAHANAN PANGAN. Pusat Penelitian Bioteknologi- Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia.
• Maluszynski M, Ahloowalia BS, Sigurbjornsson B. 1995. Application in Vivo and in Vitro Mutation Techniques for Crop Improvement. Euphytica 85:303-315 dalam Qosim W. A., R. Purwanto, G. A. Wattimena, Witjaksono, 2007. Pengaruh Iradiasi Sinar Gamma Terhadap Kapasitas Regenerasi Kalus Nodular Tanaman Manggis. Hayati Journal of Biosciences. Vol. 14, No. 4., P 140-144.

Categories: Bioteknologi dan Pemuliaan Tanaman