MK REKAYASA TANAMAN III

Pemuliaan Mutasi Kentang Resisten Golden Cyst-Nematoda

AGROTEKNOLOGI J

KELOMPOK 5

Muhamad Alvianto150510130258Dhany Agung Triadi150510130242Dimas Kembara150510130250Salma Dahlania150510130264

PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGIFAKULTAS PERTANIANApril, 2015

BAB I PENDAHULUAN1.1 Latar BelakangKentang (Solanum tuberosum L.) merupakan tanaman hortikultura yang dimanfaatkan bagian umbinya untuk dikonsumsi manusia. Kentang masuk dalam lima kelompok besar makanan pokok dunia selain gandum, jagung, beras, dan terigu. Sebagai sumber karbohidrat, tanaman kentang (Solanum tuberosum L) juga mengandung vitamin dan mineral yang cukup tinggi. Kandungan karbohidrat kentang sekitar 18%, protein 2,4%, dan lemak 0,1%. Permintaan kentang baik untuk konsumsi langsung maupun untuk keperluan industri terus meningkat, karena kentang dapat mensubstitusi beras sebagai bahan makanan pokok. Produktivitas kentang di Indonesia pada tahun 2009 sebesar 16.51 ton/ha dan pada tahun 2010 menurun menjadi 15.95 ton/ha. Produktivitas kentang di Indonesia masih berada dibawah produktivitas kentang di Eropa yang mencapai 25.0 ton/ha (The International Potato Center, 2008). Rendahnya produktivitas kentang di Indonesia dapat disebabkan oleh beberapa faktor, diantaranya adalah serangan hama dan penyakit tanaman. Salah satunya adalah nematoda sista kuning / golden cyst nematoda (Globodera rostochiensis). Salah satu cara untuk menanggulanginya adalah dengan menggunakan varietas unggul tahan nematoda sista kuning.1.2 Maksud dan TujuanMaksud pemuliaan mutasi pada kentang adalah:1. Mendapatkan variasi gen ketahanan kentang terhahap hama.2. Memperbaiki dan meningkatkan produktivitas tanaman kentang di Indonesia.3. Memperbanyak dan meningkatkan keragaman/variabilitas plasma nutfah.4. Mendapatkan bibit bibit unggul kentang.Adapun tujuan dari pemuliaan mutasi pada kentang adalah untuk mendapatkan varietas kentang tahan terhadap nematoda sista kuning (golden-cyst nematoda).

1.3 Permasalahan Kehilangan hasil kentang akibat serangan G. rostochiensis mencapai 80 % telah dilaporkan di beberapa daerah penanaman kentang di daerah tropik apabila tingkat infestasi nematoda ini tinggi. Nematoda sista kentang dipertimbangkan sebagai penyakit utama di Eropa. Di Inggris, lahan produksi kentang sekitar 75 % telah diinfestasi G. rostochiensis . Di Indonesia NSK pertama kali dilaporkan tahun 2003 dari Desa Tulungrejo Bumiaji (Batu Malang) Jawa Timur oleh PT. Syngenta dan spesies yang teridentifikasi adalah G. rostochiensis. Luas areal serangan waktu itu telah mencapai 25% dari total lahan seluas 800 Ha. Karena itu diduga nematoda ini telah mulai berkembang dari benih yang diimpor dari Jerman pada tahun 1986. Perkiraan kerugian sekitar 2 ton/hektar pada kentang tiap 20 telur/g tanah. Kerugian tanaman dapat meningkat hingga 80% saat populasi nematoda menjadi sangat tinggi dengan pengulangan penanaman kentang. Di Jawa Barat terjadi penurunan produksi kentang hingga mencapai 45.441 ton (14%), Jawa Tengah 23.531 ton (8%), Jawa Timur 10.463 ton (8%) dan Sumatera Utara 3.384 ton (3%). Dapat diasumsikan salah satu penyebab penurunan produksi kentang adalah karena serangan NSK (terutama di Jawa Barat, Jawa Tengah, Jawa Timur dan Sumatera Utara). Secara nasional penurunan hasil tahun 2010 akibat serangan NSK pada tingkat serangan rendah sebesar 133.062 ton. Apabila harga kentang di tingkat petani Rp. 4.000 maka kehilangan hasil mencapai adalah Rp. 532.284.000.000. Nilai ini akan meningkat dari tahun ke tahun sejalan dengan meningkatnya serangan NSK. Bila tidak dikendalikan dengan serius, tingkat serangan NSK akan terus meningkat dan didukung oleh penanaman kentang yang terus menerus pada area yang sudah terkena NSK. Saat populasi NSK di suatu daerah sangat tinggi penurunan hasil dapat mencapai 80% (848.644 ton) atau senilai lebih dari 3 trilyun rupiah. Beberapa tindakan pengendalian untuk membatasi penyebaran dan perkembangan nematoda ini antara lain : larangan menanam tanaman inang (kentang, tomat, terung), melakukan rotasi tanaman, tidak menanam sayuran di lahan terinfestasi, menanam varietas resisten, dan perlakuan kimia pada tanah. Penggunaan varietas tahan merupakan salah satu upaya untuk pengendalian G. rostochiensis pada kentang. Beberapa varietas resisten telah dikembangkan di Belanda, Jerman, dan USA. Varietas resisten mencegah perkembangan betina sehingga menghentikan perbanyakannya. Penggunaan varietas resisten lebih disukai daripada nematisida kimia yang memiliki beberapa aspek negatif pada lingkungan.

1.4 Perumusan Masalah1. Metode apa yang efektif digunakan untuk pemuliaan kentang tahan terhadap nematoda sista kuning?2. Pada dosis berapa pemuliaan mutasi menggunakan metode tersebut paling optimum?

1.5 KegunaanKegunaan perakitan tanaman hasil pemuliaan mutasi pada kentang ini adalah mendapatkan varietas kentang yang tahan terhadap nematoda sista kuning. Dengan adanya perakitan ini juga diharapkan dapat bermanfaat bagi petani kentang yang mengalami kerugian akibat adanya nematoda sista kuning. Perakitan tanaman kentang tahan terhadap nematoda sista kuning diharapkan dapat meningkatkan produktivitas kentang di Indonesia yang setiap tahun selalu menurun, sehingga kebutuhan kentang di Indonesia dapat terpenuhi.

Bab IIPEMBAHASAN2.1 Kerangka PemikiranKentang (Solanum tuberosum L.) merupakan tanaman hortikultura yang dimanfaatkan bagian umbinya untuk dikonsumsi manusia. Produktivitas kentang di Indonesia pada tahun 2009 sebesar 16.51 ton/ha dan pada tahun 2010 menurun menjadi 15.95 ton/ha. Rendahnya produktivitas kentang di Indonesia dapat disebabkan oleh beberapa faktor, diantaranya adalah serangan hama dan penyakit tanaman. Salah satunya adalah nematoda sista kuning / golden cyst nematoda (Globodera rostochiensis). Salah satu cara untuk menanggulanginya adalah dengan menggunakan varietas unggul tahan nematoda sista kuning. Cara mendapatkan varietas unggul tahan nematoda sista kuning adalah dengan melakukan perakitan tanaman tahan dengan pemuliaan mutasi. Teknik mutasi memiliki keunggulan waktu yang diperlukan lebih singkat, evaluasi sifat yang dimiliki dapat dilakukan dengan tepat, dan memperluas variasi genetik. Menurut Mikce (1996) mutagen menyebabkan perubahan. Induksi mutasi pada tanaman dilakukan dengan tujuan memperbaiki sifat genetik, terutama peningkatan hasil, ketahanan terhadap organisme pengganggu tanaman, serta cekaman terhadap lingkungan. Beberapa hasil penelitian penggunaan iradiasi sinar gamma menunjukkan bahwa irradiasi sinar gamma pada dosis rendah dapat menginduksi perubahan secara fisiologi dan biokimia, menghasilkan pertumbuhan vegetatif yang lebih cepat dan pembungaan lebih awal. Dosis yang digunakan dalam meradiasi khalus kentang menggunakan sinar gamma adalah dengan dosis 30Gy dan 60Gy.

2.1 Konsep Penelitian

2.3 HipotesisHipotesis awal dalam perakitan tanaman kentang ini adalah induksi mutasi fisik menggunakan iradiasi sinar gamma hasil ionisasi cobalt 60 efektif dalam mendapatkan kultivar unggul tanaman kentang yang tahan/resisten terhadap golden-cyst nematoda. Menurut Suhardjo (2010), dosis sinar gamma yang radiasikan ke tanaman kentang yang efektif menghasilkan mutan adalah antara 30Gy sampai 60Gy dengan LD 50nya adalah pada dosis 60 Gray.

2.4 Kajian Kepustakaan

Kandungan Nutrisi KentangKentang merupakan satu-satunya jenis umbi yang kaya vitamin C yang kadarnya mencapai 31 miligram per 100 gram bagian kentang yang dapat dimakan. Selain itu, kadar vitamin lain yang cukup menonjol adalah niasin dan B1 (tiamin). Kentang mengandung nurtrisi seperti protein, vitamin, dan karbohidrat yang cukup tinggi bagi tubuh. Berdasarkan kandungan nutrisi dan kemudahan produksinya, kentang dapat dikembangkan menjadi tanaman yang penting melalui pemuliaan konvensional maupun bioteknologi. Elizabeth et al. (2008) melalui bioteknologi telah berhasil memperbaiki nutrisi umbi kentang terutama vitamin E yang berfungsi bagi kesehatan manusia. Nematoda Sista KuningGlobodera rostochiensis termasuk kedalam famili Heteroderidae, ordo Tylenchida, filum Nematoda. Nematoda betina berbentuk spheroid, panjang 0,5-0,8 mm, semua telur tinggal di dalam tanah, telur berukuran 102 x 42 mikron, ukuran cyst (sista) 0,5-0,8 mm. Nematoda jantan memiliki panjang 100 um, panjang larva 440-460 mikron. Nematoda menyerang kentang, tomat, dan terung. Siklus hidup G. rostochiensis 5-7 minggu. Perbanyakan nematoda lebih baik jikatemperatur tanah 15-21oC. Hanya satu generasi diproduksi secara normal dalam satumusim tanam. Betina dewasa terdapat 2 spesies yang dapat dibedakan oleh warna. G.roatochiensis berwarna kuning (golden yellow), dan G. pallida berwarna putih atau krem.Kedua spesies dapat menyebar melalui umbi bibit dari lahan terinfestasi, dan melaluipergerakan tanah. Nematoda ini dapat menekan pertumbuhan tanaman kentang, layu pada siang hari, menghambat perkembangan sistem akar, menurunkan ukuran ubi, bahkan dapat menimbulkan kematian tanaman. Penggunaan varietas tahan merupakan salah satu upaya dalam untuk mengendalikan Globodera rostochiensis pada kentang. Pentingnya Pemuliaan dalam Memecahkan MasalahPeningkatan 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 mengkompensasi biaya produksi yang telah dikeluarkan. Peningkatan produktivitas diharapkan dapat meningkatkan produksi secara nasional. Perakitan dapat dilakukan secara konvensional maupun inkonvensional contohnya adalah mutasi. Mutasi dilakukan untuk meningkatkan keragaman genetik suatu tanaman yang memiliki keragaman genetik yang rendah. Perakitan tanaman tahan nematoda sista kuning dapat dilakukan dengan cara persilangan konvensional, namun memiliki kekurangan waktu yang dibutuhkan lama sampai menghasilkan tanaman tahan. Persilangan dengan menggunakan teknik mutasi dilakukan untuk mengatasi kekurangan yang ada pada teknik seleksi konvensional. Teknik mutasi memiliki keunggulan waktu yang diperlukan lebih singkat, evaluasi sifat yang dimiliki dapat dilakukan dengan tepat, dan memperluas variasi genetik. Alasan Penggunaan Mutasi Dalam Perakitan Kultivar UnggulSalah satu upaya untuk mengendalikan golden cyst nematoda pada kentang adalah dengan menggunakan varietas tahan. Varietas tahan dapat diperoleh dari pemuliaan mutasi pada kentang untuk memperoleh kentang yang resisten terhadap golden cyst nematoda. Menurut Mikce (1996) mutagen menyebabkan perubahan. Induksi mutasi pada tanaman dilakukan dengan tujuan memperbaiki sifat genetik, terutama peningkatan hasil, ketahanan terhadap organisme pengganggu tanaman, serta cekaman terhadap lingkungan. Alasan digunakan metode mutasi pada pemuliaan tanaman kentang, karena sumber genetik atau plasma nutfah sedikit, dan memang ketahanan terhadap serangan organisme rendah, selain itu lebih praktis, serta efisien, juga karena memakan waktu yang lebih cepat dibandingkan dengan menggunakan teknik persilangan.Tujuan dilakukannya mutasi terhadap ubi tanaman kentang, diharapkan agar hasil dari mutasi dihasilkan tanaman kentang yang tahan terhadap cyst-nematoda. Irradiasi Sinar GammaMutasi induksi menggunakan radiasi sinar X dan sinar gamma paling banyak penggunaannya sebagai metode untuk mengembangkan varietas mutan. Hal ini terlihat dari 2.250 varietas mutan yang dilepas di seluruh dunia dalam kurun waktu 70 tahun terakhir, 89 % dari 1.585 varietas yang dilepas sejak tahun 1985 adalah dikembangkan dari induksi mutasi secara langsung, 64 % diantaranya adalah dikembangkan dengan menggunakan sinar gamma, sedangkan penggunaan sinar-X hanya 22 %. Iradiasi sinar gamma sering digunakan dalam usaha pemuliaan tanaman untuk menginduksi perubahan genetik di dalam sel somatik yang dapat diturunkan, sehingga terjadi peningkatan variabilitas dan menghasilkan mutan baru. Irradiasi dapat menginduksi perubahan struktur kromosom yaitu terjadi pematahan kromosom yang pada dosis rendah dapat dapat menyebabkan terjadinya delesi, dan pada dosis tinggi dapat menimbulkan duplikasi, inversi dan translokasi.Beberapa hasil penelitian penggunaan iradiasi sinar gamma menunjukkan bahwa irradiasi sinar gamma pada dosis rendah dapat menginduksi perubahan secara fisiologi dan biokimia, menghasilkan pertumbuhan vegetatif yang lebih cepat dan pembungaan lebih awal. Dosis yang digunakan dalam meradiasi ubi kentang menggunakan sinar gamma adalah dengan dosis 30Gy dan 60Gy.2.5 MetodeMetode pemuliaan yang digunakan adalah dengan teknik radiasi sinar gamma. Cobalt 60 (60Co) digunakan sebagai sumber radiasi melalui proses ionisasi dengan mengunakan alat irradiator gamma chamber. Dosis yang digunakan adalah 0 Gy, 30 Gy, dan 60 Gy. Menurut (Suharjo, 2010) dosis radiasi paling baik untuk radiasi kentang varietas Granola dan Atlantik adalah pada taraf 30Gy karena memiliki pertumbuhan yang lebih baik dan tidak menimbulkan lethal effect dibandingkan dengan taraf 60Gy. Penghambatan pertumbuhan dan lethal effect ditemukan pada radiasi kentang di taraf 60Gy, dosis tersebut disinyalir merupakan LD 50 pada kentang varietas Granola dan Atlantik.Bahan tanaman yang akan diradiasi adalah ubi kentang varietas granola dan Atlantik berukuran 20g. Varietas kentang tersebut dipilih karena merupakan verietas yang paling banyak dibudidayakan di Indonesia. Setelah irradiasi sinar gamma, ubi bibit ditanam secara pada media tanam steril. Setelah muncul tunas baru, dilakukan perbanyakan secara in vitro pada media MS. Tanaman diamati pertumbuhannya selama 9 mst dan kemudian dilakukan evaluasi ketahanan terhadap nematoda sista kuning.2.6 EvaluasiTanaman hasil perbanyakan in vitro diamati pertumbuhannya sampai dengan menghasilkan ubi. Ubi kentang ditunaskan di dalam rumah kaca selama 2 minggu. Kemudian bibit kentang dengan panjang 5 cm ditanam dalam pot plastik diameter 18 cm berisi 2500 cm3 tanah yang sudah disterisilisasi.Sejumlah 4000 larva II Globodera rostochiensis diinokulasikan ke dalam tanah tiap pot. Enam minggu setelah inokulasi, tanaman dicabut dan kemudian dilakukan skoring untuk menentukan keberadaan Globodera rostochiensis betina dalam tanaman. Klasifikasi ketegorinya adalah 0 betina per sistem akar (resistant), 1-5 betina per sistem akar (moderately resistant), dan lebih dari 5 betina per sistem akar (susceptible).

ROADMAPRoadmap Perakitan Kultivar Kentang Tahan Nematoda Sista KuningTahunTahapan KegiatanTarget Capaian

Pertama1. Studi literatur mengenai dosis optimal Irradiasi kentang varietas Atlantik dan Granola.Mendapatkan dosis yang dinilai efektif untuk mutasi kentang

1. Mempediksi dosis LD 50 pada tiap kultivarMendapatan dosis optimum mutasi

1. Menerapkan mutasiMendapatkan tanaman yang sudah dimutasi

Kedua1. Mendapatkan tanaman M1Memperoleh genotip harapan

1. Menanam tanaman M1Memperbanyak individu yang telah diradiasi

1. Mengevaluasi dan menyeleksi M1Menilai dan menyeleksi tanaman yang memiliki ketahanan terhadap NSK

1. Menanam individu M2Memperbanyak individu yang akan dinilai ketahanannya

Ketiga1. Mengevaluasi pertumbuhan dan ketahanan individu M2Menyeleksi tanaman yang memiliki sifat yang diinginkan

1. Mengevaluasi apakah gen ketahanan sudah didapat individu M2Mendapatkan individu dengan ketahanan terhadap NSK

1. Menguji apakah tanaman M2 dapat dilepas ke pasaranMendapatkan individu yang lulus uji pelepasan kultivar

DAFTAR PUSTAKACarsono, Nono. 2009. Peran Pemuliaan Tanaman dalam Meningkatkan Produksi Pertanian di Indonesia. Diakses pada situs : http://pustaka.unpad.ac.id/wp-content/uploads/2009/08/peran_pemuliaan_tanaman.pdf Rokhman, Hidayatur. 2013. Pemuliaan Tanaman Kentang Terhadap Nematoda. Tersedia [Online] http://elisa.ugm.ac.id/user/archive/download/99168/3706e896cce073bda9689b31aa57182b (diakses pada 21 April 2015).Toto Sunarto, dkk. 2005. Pengujian Ketahanan Kultivar Kentang Terhadap Nematoda Sista Kuning. Universitas Padjadjaran. Tersedia [Online] http://pustaka.unpad.ac.id/wp-content/uploads/2010/05/pengujian_ketahanan_kultivar_kentang.pdf (diakses pada 21 April 2015). Usman Kris, Catur Raharjo, dan Fahrurozzi. 2010. Keragaman Tanaman Kentang Varietas Atlantk dan Granola di Dataran Medium (600mdpl) Bengkulu Pasca Irradiasi Sinar Gamma. Jurnal Akta Agrosia Vol. 13 No. 1 Hlm 82-88, Juni 2010. Tersedia [Online]: http://repository.unib.ac.id/78/1/Akta%2013(1)_82-88.pdf (diakses pada 28 Maret 2015).