INTRODUCTION
Genetic Transformation
Breeding
Mutation
Natural Mutation
Artificial Mutation
Cross Pollination
Genetic resources
Warm season grasses?
2
3PENGERTIAN PEMULIAAN TANAMANIlmu pemuliaan tanaman atau ilmu seleksi atau ilmu penjenisan merupakan suatu ilmu dan seni dalam memanipulir gen. Ilmu disini berdasarkan pengetahuan genetika. Seni dalam melakukan seleksi dalam usahanya memanipulir keragaman genetik untuk mengembangkan jenis baru yang bersifat unggul.
Tujuan pemuliaan tanaman adalah untuk menciptakan jenis unggul atau jenis superior yang yang sudah ada dan mempunyai sifat-sifat seperti : Jenisnya murni Resisten terhadap hama dan penyakit Respon terhadap pemupukan Mempunyai sifat-sifat agronomis yang disukai Daya adaptasi yang besar Mempunyai daya atau kemampuan menghasilkan yang tinggi
4Sebagai tujuan akhir dalam pemuliaan tanaman adalah untuk mendapatkan sifat dan hasil yang lebih baik yaitu mempunyai kuantitas baik dan kualitas yang baik. Kuantitas yang baik artinya yaitu untuk mendapatkan potensi / gen apakah penampilannya / hasilnya bisa tinggi. Gen tersebut akan bekerjasama dengan faktor lingkungan. Gen-gen yang dimanipulir atau dikombinasikan dengan gen lain supaya memberikan potensi atau hasil yang tinggi.Gen tersebut tanggap terhadap faktor lingkungan, kemudian baru mengarah pada produksi yang tinggi.
P = G + E P : Phenotip / PerfomanceG : GenE : Environment (lingkungan)
KualitasGen-gen diarahkan pada kehendak breederDari rangkaian gen-gen yang dimanipulir dengan gen lain dan bekerjasama dengan faktor lingkungan mengasilkan individu tanaman yang baru, sehingga menghasilkan varietas yang unggul. Dengan adanya gen-gen yang dimanipulir akan menciptakan keragaman baru maka berkembanglah Ilmu pemuliaan tanaman.
5Peran pemuliaan tanamanIlmu pemuliaan tanaman memiliki peranan yang cukup penting dalam kehidupan sehari-hari yaitu dengan penggunaan berbagai macam jenis unggul dari tanaman, dengan peningkatan produksi yang dirasa semakin meningkat.
Dengan melihat berkembangnya pemuliaan tanaman maka dihasilkan : Menghasilkan jenis baru yang berproduksi lebih tinggi dari jenis yang sudah ada. Mendapatkan jenis unggul yang tahan hama, penyakit dan cekaman lingkungan. Mendapatkan jenis baru yang kualitasnya tinggi sehingga mampu bersaing di pasaran dunia. Jenis unggul yang masaknya awal atau berumur genjah
6Ilmu yang terkait dalam pemuliaan tanamanIlmu pemuliaan tanaman sebagai ilmu terapan yang dilandasi oleh ilmu-ilmu yang lain seperti ilmu genetika, ilmu sistimatika tumbuhan / taksonomi, biokimia tumbuhan, kimia, fisiologi tumbuhan, ilmu hama dan penyakit dan lain-lain.Prospek pemuliaan tanamanPemuliaan Konvensional : Menghasilkan jenis baru dengan persilangan Dengan memanfaatkan keragaman yang tersedia di alam Perkawinan antar genera tidak dapat Perakitan sifat ketahanan sulit Acak Waktu lamaBioteknologi / rekayasa genetik : Menghasilkan jenis baru dengan menggunakan dasar genetik Perkawinan antar genera bisa dilakukan Gen dari bacteri dapat ditransfer ke tanaman sehingga menghasilkan tanaman transgenik Terarah Cepat
Diversity of reproductive system in plant
Vegetative growthVegetative propagation: clonalpropagation, leaf and stem,micropropagation etc.
Reproductive growth Seed Propagation
Amphimixis
Apomixis(clonal propagation)
Self-pollination
Cross-pollination
7
8Pollination pattern in plants
1a dan 1b self polination
2. Cross polination / out cross
3. Un polinatied
1a 1b
2
3
Rumput kadang ada yg self polination sehingnga apomiksis (clonal propagation) hanya dr mother female
9The Growth habit of tropical grasses
Tropical, sub tropical zoneThe growth starts from 10 degree CThe best of growing season is from more than 25 degeree CC4plant, Docarboxylic acid cycle
The Growth habit temperate grasses
Temperate, the frigid zoneThe growth starts from 5CThe best pf growing seasons from 15 C to 21 CSummer depression occurs from more tahn 22 CC3 plant, calvin cycle
10
Perkembangbiakan secara aseksual atau secara alami (Apomiksis) adalah suatu peristiwa dimana dibentuknya biji tanpa adanya peleburan atau perpaduan sel jantan dan sel betina.
Sedangkan mekanismenya bermacam-macam, namun semuanya menggunakan material genetik dari induknya (betina). Karena tidak terjadi peleburan sel jantan dan betina maka tidak mengalami meiosis seperti pada pembentukan gametophyt. Yang dihasilkan dari proses apomiksis dinamakan Apomiktik (Apomict).
Bila suatu tanaman ada embrio yang dibentuk secara apomiksis dan ada pula yang dibentuk secara seksual maka disebut Fakultatif Apomictic, seperti pada poliembrioni biji jeruk, mangga, coklat,manggis dsb.
11
Vegetatif apomiksis ada 2 macam yaitu :1. Vegetatif apomiksis dengan organ tanamanOrgan vegetatif tanaman seperti rhizom, stolon, umbi, bulbus. Bagian tersebut bila ditanaman menjadi tanaman baru.2. Vegetatif apomiksis dengan bijiBiji yang terbentuk secara spontan dari sel telur di luar ovul kemudian berkembang menjadi biji, proses pembentukannya dinamakan Vivipary yaitu pembentukan biji tanpa pembentukan sporophyt. Jadi pada vivipary sporophyt tidak ada tetapi dapat tumbuh menjadi tanaman baru dan pada vivipary tidak otonom diperlukan stimulasi penyerbukan tanpa perkecambahan tepungsari.
12
Reproduction mode in plant
1. Autogamaous (self pollination) plant, homozygote
2. Allogamous (cross polination) plant , heterozigote
3. Apomixis clonal propagation
Breeding barier no 2 dan 3
Warm Season Grasses Limiting Factor
Apomixis Clonal propagation
No Seed Production
Vegetative propagation
Ploidy level
Breeding barrier Micropropagation13
Tissue CultureBeda sel hewan dan sel tumbuhan
SymplastPlasmodesmata, tidak terisolasi walau ada dinding cell
Totipoten Cell kemampuan sel tumbuhan somatik/ vegetatif dan gametik untuk beregenerasi mjd tanamn utuh
Autonom: mengatur rumah tangga cell
Kultur jaringan; suatu metode untuk mengisolasi bagian bagia tanaman seperti sel, jaringan, organ serta menumbuhkannya secara aseptisndi dalam medium budidaya shg bagian tersebut bereregenerasi kembali
Eksplan: bagian kecil dr suatu tanaman yang digunakan untuk memulai suatu kultur
Primordia: sel-selnya masih aktif bersifat meristematis dan sudah mengalami diferensiasi. Sel mesofil, stomata daun, kambium, korteks
Kalus: massa sel yang tidak terorganisir
Dediferensiasi sel kalus: sel-sel yang tidak tidak ter diferensiasiZat pengatur tumbuh: auksin sintetic
Sub kultur: pemindahan sel, jaringan atau organ ke dalam medium baru
Morfogenesis in vitro: proses terbentuknya organ2 baru yg akan menjadi tanaman utuh
Plantlet: tanaman regenerasi yang dihasilkan dengan teknik kultur jaringan
Organogenesis: diferensiasi meristem unipolar, menghasilkan ujung tunas yang akan menjadi tunas atau ujung akar yang akan menjadi akar.
Embryogenesis somatic: diferensiasi meristem bipolar yang berupa bakal tunas dan akar.
eksplan
dediferensiasi
embryogenik
kalus
embrriogenesis
organogenesis
caulogenesis
rhizogenesis
plantlet
1. Apa kultur jaringan?2. Mengapa sel tumbuhan bersifat totipoten3. Apa yang disebut kalus
biji
Sterilisasi
Perkecambahan
Seedling steril
Bagian tanaman lain
sterilisasi
Induksi kalus
Kultr kalus Dispersi selpada medium cair
Kultursuspensi sel
Perlengkapan kultur jaringan
1.Persiapan2.Inokulasi3.Pemeliharaan4.Aklimatisasi
Medium Kultur
1.Garam-garam anorganik2.Zat-zat organik3.Substansi organk komplek4.Bahan pemadap
AuksinCytokinin
Pembentukan akar pada cuttingEmbryogenesisPembentukan akar adventiv kalusInisiasi kalus pada dikotilPembentukan tunas adventifProliferasi tunas aksiler
LABORATORIUM KULTUR JARINGAN
1. persiapan; meliputi penyiapan tanaman, alat, botolkultur dan pembuatan medium.
2. Inokulasi; sterilisasi, pengirisan bagian tanaman ygakan dijadikan eksplan, penanaman pd medium ygtelah disiapkan. Kondisinya hrs absolut steril.
3. Pemeliharaan; diletakkan di rak di ruanginkubator.suhu 25-28
4. Aklimatisasi; adaptasi planlet dr kondisi heterotrofdlm botol menjadi autotrof yg dpt ditanam pdkondisi alamiah di tanah. Aklimatisasi di green house.
MEDIUM KULTUR JARINGAN
Pemilihan medium disesuaikan dengan jenis tanaman ygdigunakan, selera, tujuan serta perhitungan masing2 peneliti.
Medium MS atau LS merupakan medium yang sangat banyakdigunakan untuk kultur klaus dan regenerasi berbagai tanaman.
Medium ini mengandung garam2 mineral dengan kosentrasitinggidan senyawa N dlm bentuk ammmonium dan nitrat.
Medium B5 digunakan utk kultur suspensi sel tanamanleguminosae. Nitsch & Nitsch, N6 digunakan utk serealia. Medium WPM utk tanaman berkayu. VW dan C (Vacin, Went, Knudson) utk anggrek, medium Kao dan Michayluk utk kulturprotoplas Cruciferae, Gramineae dan Leguminosae.
KOMPONEN DASAR DARI MEDIUM KULTUR
1. Garam-garam anorganika. Unsur Makro; C ,H, N, S, P, K, Ca dan Mgb. Unsur Mikro; Cl, B, Mo, Zn, Cu, Fe, Co
2. Zat-zat organikGula, Myo-isonitol, Vitamin, asam-asam amino, Zat
pengatur tumbuh3. Substansi organik komplek
Air kelapa, Ekstrak buah-buahan, ekstrak yeast, pepton, Trpton, Hidrolisat kasein4. Bahan pemadat
agar-agar, Gelrite, Phytagel, Sea Plaque Agarose5. pH6. Bahan2 lain misal arang aktif.
Unsur Makro
Pada
