Genetic Enginering

Sabtu, 15 Desember 2012

KONTRIBUSI TEKNOLOGI MARKA MOLEKULER
DALAM PENGENDALIAN WERENG COKLAT


Wereng coklat merupakan hama yangsering merusak tanaman padi di Indonesia,dengan luas serangan yang berfluktuasidari tahun ke tahun sejak tahun 1970-an hingga sekarang dan menimbulkan kerugian yang cukup besar, terutama pada saat terjadi ledakan serangan.Dalam upaya pengendalianhama ini pemerintah mengembangkanPengendalian Hama Terpadu (PHT) yangterbukti dapat meredam eksplosi werengcoklat. Komponen utama PHT wereng coklatadalah penanaman varietas unggul tahanwereng (VUTW).
Peningkatan populasi dan penyebaran wereng coklat yang relatif cepat disebabkan oleh siklus hidup yang pendek, yaitu sekitar 25 hari, daya reproduksi yang tinggi dapat menghasilkan 300 anak per betina (Bahagiawati 1986).
Pada era revolusi hijau (1969-1973) wereng coklat mulai menjadi hama penting,yang diidentifikasi sebagai biotipe 1,dengan luas serangan mencapai puluhanribu hektare dan hanya dikendalikan denganinsektisida (Oka dan Bahagiawati1983a).
Pada tahun 1974-1983 an wereng coklat mampu beradaptasi denganvarietas tahan dan insektisida, sehinggaluas serangan meningkat menjadi ratusanribu hektare. Pengendalian serangan diupayakandengan penanaman varietasunggul tahan wereng coklat biotipe 1(VUTW1), seperti PB26 dan PB28 secaramonokultur.
Pada tahun 2009 dan 2010 terjadipeningkatan serangan wereng coklat diJawa, masing-masing mencapai 47.473 hadan 103.000 ha (Baehaki 2010a; Bahagiawati2010; Harsono 2010; Baehaki 2011).Varietas padi yang diserang umumnyayang sedang populer di petani, seperti IR64dan Ciherang. Wereng coklat yang menyerangadalah biotipe 3 dan 4 (Bahagiawatidan Rijzaani 2006; Baehaki dan Widiarta2009).
Kondisi tersebut membuktikan kembalipentingnya perakitan VUTW secaraberkesinambungan sesuai dengan biotipewereng coklat yang berkembang di lapangan.Teknologi marka molekuler dapatditerapkan untuk membantu perakitanvarietas unggul populer dengan menambahkangen tahan wereng coklat melaluimetode marker assisted backcrossing(MABC) atau seleksi silang-balik denganmarka molekuler.
Wereng coklat dapat beradaptasi membentukbiotipe baru yang dapat menyerangvarietas yang semula tahan (Bahagiawatiet al. 1985; Bahagiawati dan Kamandalu1987; Bahagiawati 1989; Bahagiawati et al.1989). Penelitian di laboratorium menunjukkanpula bahwa wereng coklat dapatberadaptasi pada varietas tahan IR56(VUTW3), dan dalam tempo 7-8 generasimulai mematahkan ketahanan varietastersebut (Bahagiawati dan Oka 1986a).
Wereng coklat tidak hanya merusakdengan cara mengisap cairan tanaman padihingga tanaman mengering dan mati(hopperburn), tetapi juga menularkanpenyakit virus kerdil rumput (grassy stuntvirus) dan kerdil hampa (ragged stuntvirus). Kedua penyakit virus ini tidak dapatdikendalikan sehingga tanaman padi gagalpanen.
Sejalan dengan perkembangan bioteknologi, telah banyak dihasilkan tanaman-tanaman hasil bioteknologi berupa tanaman transgenik dan pemuliaan tanaman berbasis marka molekuler.Dibanding pemuliaan denganrekayasa genetik, kelebihan pemuliaanberbasis marka molekuler adalah tidakmemerlukan pengkajian keamanan hayatisebelum produk dipasarkan, yang umumnyamemerlukan waktu lama dan biayabesar. Produk pemuliaan dengan rekayasagenetik adalah tanaman transgenik,sedangkan produk pemuliaan berbasismarka molekuler tetap dianggap produkpemuliaan konvensional. Kini beberapaperusahaan benih multinasional memakaiteknologi marka molekuler dalam pemuliaantanaman, terutama jagung, kedelai,gandum, kanola, sorgum, dan padi(Pioneer 2011).
Produk pemuliaan dengan bantuan markamolekuler juga telah dihasilkan pada tahun2001 oleh Badan Litbang Pertanian bersamadengan Asian Rice BiotechnologyNetwork (ARBN), yaitu varietas padiAngke dan Conde yang tahan penyakithawar daun bakteri dengan potensi hasil7,5 ton GKG/ha.
Dibanding pemuliaan denganrekayasa genetik, kelebihan pemuliaanberbasis marka molekuler adalah tidakmemerlukan pengkajian keamanan hayatisebelum produk dipasarkan, yang umumnyamemerlukan waktu lama dan biayabesar. Produk pemuliaan dengan rekayasagenetik adalah tanaman transgenik,edangkan produk pemuliaan berbasismarka molekuler tetap dianggap produkpemuliaan konvensional.
Produk pemuliaan dengan bantuan markamolekuler juga telah dihasilkan pada tahun2001 oleh Badan Litbang Pertanian bersamadengan Asian Rice BiotechnologyNetwork (ARBN), yaitu varietas padiAngke dan Conde yang tahan penyakithawar daun bakteri dengan potensi hasil7,5 ton GKG/ha.
Kesuksesan pemuliaan tanaman denganbantuan marka molekuler tidak hanyadiperoleh perusahaan multinasional, tetapijuga institusi publik nasional dengan bantuaninstitusi regional. Hal ini ditunjukkanoleh program perakitan varietas hibridapearl millet HHB67 tahan downy mildewyang dilepas di India pada tahun 2005.
PenelitiIndonesia bersama dengan peneliti di IRRI,Filipina, berhasil memuliakan varietas IR64yang semula tidak tahan rendaman menjaditahan rendaman hanya dalam tempo tigatahun (Septiningsih et al. 2009).
Manfaat dan Tantangan Pemuliaan dengan Marka Molekuler Perkembangan iptek makin membuka kesempatan bagi pemulia tanaman menggunakan teknologi marka molekuler untuk membantu merakit varietas unggul padi. Perlu diketahui, teknologi marka molekuler tidak berdiri sendiri, tetapi dapat membantu teknik pemuliaan konvensional agar menjadi lebih efisien.
Teknologi pemuliaan dengan bantuanmarka molekuler mempunyai kelebihandibandingkan dengan pemuliaan konvensional(Peleman dan van der Voort2003; Edward dan McCouch 2007), antaralain:
1. Teknologi marka molekuler dapat meningkatkanreliabilitas. Hasil seleksipemuliaan konvensional berdasarkanfenotipe dipengaruhi oleh lingkungandan interaksi antaralel. Dengan markamolekuler, efek lingkungan, pleiotropi,dan epistatis dapat dihindari.
2. Dengan marka molekuler, seleksi dapatdilakukan pada saat tanaman masihkecil sehingga sangat membantu terutamajika sifat yang diinginkan hanyadapat dilihat apabila tanaman sudahdalam fase generatif.
3. Teknologi marka molekuler dapatmendeteksi hasil persilangan yanglinkage drag (sifat yang tidak dinginkan sangat dekat dan terkait eratdengan sifat yang diinginkan). Denganpemuliaan konvensional, dalam satukali persilangan akan membawa ribuangen. Namun dengan teknologi markamolekuler, seleksi dapat dilakukan lebihselektif sehingga cepat diketahui hasilpersilangan dengan gen-gen pembawasifat yang diinginkan saja.
4. Teknologi marka molekuler dapatmembedakan hasil persilangan antarayang homozigot dan heterozigot.
5. Dengan teknologi marka molekulerdapat dilakukan pyramiding resistancedengan tepat dan cepat, karena introgresimasing-masing gen pada hasilpersilangan dapat ditelusuri.
Manfaat pemuliaan dengan bantuanmarka molekuler hanya bisa didapatkan apabila tantangan di bawah ini dapat diatasi:
1. Investasi permulaan sangat besar, baik
dalam hal SDM terlatih maupunfasilitas. SDM diperlukan dalam jumlahbanyak untuk proses seleksi dananalisis data molekuler. Fasilitas yangdiperlukan adalah laboratorium yangmemenuhi syarat dan dilengkapidengan peralatan canggih dan rumahkaca yang dapat memuat hasil persilanganyang banyak. Di samping itudiperlukan perangkat lunak (software)dan peralatan yang otomatis dan robotikuntuk membantu analisis hasilseleksi sehingga dapat dilakukandengan cepat.
2. Program pemuliaan spesifik komoditasyang kuat (strong breeding program)diperlukan untuk implementasi programpemuliaan berbasis marka molekuler.Teknologi marka molekuler tidakuntuk menggantikan teknologi pemuliaankonvensional, tetapi hanyamembantu sehingga hasilnya lebihakurat, efisien, dan cepat. Dalam hal inidiperlukan sistem pemuliaan konvensionalyang telah berjalan dengan baikyang kemudian dilengkapi dengansistem pemuliaan molekuler.
3. Memerlukan sumber plasma nutfahyang sangat banyak sehingga dapatmemilih tetua dengan sifat yang diinginkandan memungkinkan dilakukanseleksi terhadap hasil persilangandengan marka molekuler.
4. Memerlukan koleksi marka molekulerdalam jumlah banyak yang terkaitdengan sifat yang diinginkan.
5. Memerlukan sistem pemeliharaantanaman di rumah kaca agar tanamantumbuh cepat dan subur, sehinggadalam satu tahun dapat dilakukanpenanaman 3-4 kali.
6. Penelitian berbasis marka molekulerumumnya bersiklus singkat karenadilakukan pada tahap molekul. Olehkarena itu, penelitian bersifat dinamisdan fleksibel. Penelitian berbasisbioteknologi memerlukan bahan kimiayang beragam dan biasanya berumurpakai pendek. Oleh karena itu, sistempengadaan bahan kimia juga haruscepat dan fleksibel.
Terobosan Teknologi MarkaMolekuler dalam PengendalianWereng Coklat
Teknologi marka molekuler dapat dipakai dalam pengendalian wereng coklat yang dapat beradaptasi dengan varietas tahan.
Perakitan VUTW pada awalnya dilakukandengan teknik pemuliaan konvensional(Suwito et al. 1983). Dengan teknik inidibuat banyak kombinasi persilangansehingga menghasilkan puluhan ribumateri hasil persilangan yang harusdiseleksi selama beberapa generasitanaman. Seleksi dilakukan berdasarkanmarka morfologi (fenotipe).
Puluhan varietas tahan wereng coklattelah berhasil dirakit dengan cara konvensional,namun hanya beberapa yangdikembangkan petani, antara lain PB26,PB36, PB42, Cisadane, IR64, dan Ciherang.
Teknologi marka molekuler dapat dipakaiuntuk pemuliaan varietas tahan werengcoklat. Kini telah dilakukan pemetaanmolekuler dari gen Bph (gen tahan werengcoklat) dan telah diidentifikasi 21 gentanaman padi tahan wereng coklat. Denganbantuan marka molekuler, sebagian besargen-gen tahan tersebut telah dipetakanletaknya pada kromosom padi tahanwereng coklat (Brar et al. 2009). Beberapagen tahan yang telah dipetakan berasal darijenis padi liar, seperti Oryza officinalisdan O. australiensis, dan beberapa diantaranya telah dimasukkan ke dalamtanaman padi domestik/kultivasi (Brar etal. 2009).
Di Indonesia telah dilakukan uji ketahananberbagai jenis padi liar dan beberapadi antaranya tahan terhadap populasi/biotipe wereng coklat (Abdullah et al.2004).Varietas IR64 dan Ciherang telah rentanterhadap wereng coklat. Dengan bantuanteknologi marka molekuler, kedua varietasdapat dimuliakan kembali dengan memperbaikiketahanannya terhadap werengcoklat dengan menambahkan gen Bph3dan gen tahan wereng coklat lainnya.
Penelitian struktur populasi seranggahama dengan teknologi marka molekulertelah dilakukan pada beberapa hamatanaman (Bahagiawati et al. 2006).Kini telah tersedia 37 sekuenexpressed sequence tags (EST) dari gengenyang terekspresi pada 18 jaringantubuh wereng coklat (Noda 2009). Sekuentersebut dapat dimanfaatkan untuk membuatmarka mikrosatelit, yang potensialdigunakan sebagai sidik jari DNA werengcoklat untuk mempelajari struktur populasidan pola penyebarannya.
Pengembangan kerja sama penelitiandan alih teknologi antara perusahaanbenih multinasional yang telah suksesmenerapkan teknologi marka molekulerdengan institusi publik untuk membuatprogram dan meningkatkan kapasitas SDM sangat diperlukan guna mendukung pengembangan bioteknologi pertanian yang aplikatif dan berkelanjutan.



oleh : Khoirul huda
sumber:
Bahagiawati
Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian
Jalan Tentara Pelajar No. 3A, Bogor 16111
e-mail: bb_biogen@litbang.deptan.go.id
Telp. (0251) 8337975, 8339793; Faks. (0251) 8338820
Jurnal Pengembangan Inovasi Pertanian 5(1) , 2012 :1-18

Tidak ada komentar:

Posting Komentar