Paper Aplikasi MAS Pada Tanaman Pangan

1.      PENDAHULUAN

            Semakin pesatnya pertumbuhan penduduk dan berkembangnya industri pakan dan pangan pada saat sekarang hal itu sangan mempengaruhi kebutuhan pangan yang terus meningkat dengan pesat. Upaya  yang sedang dilakukan untuk menjawab permasalahan pangan adalah dengan mengaplikasikan kegiatan pemuliaan. Tujuan pemuliaan tanaman adalah memaksimalkan potensi genetik tanaman melalui perakitan kultivar unggul baru yang berdaya hasil  dan  berkualitas tinggi, resisten terhadap kendala biotik  dan  abiotik   (Shivanna dan   Sawhney 1997;  Mayo  1980).

            Teknologi maju diperlukan untuk mengatasi keterbatasan penerapan teknik  pemuliaan konvensional dan  untuk mempercepat pencapaian tujuan akhir    dari program  pemuliaan. Hal ini sangat penting dan mendesak dilakukan untuk mengatasi permasalahan-permasalahan pangan dimasa yang akan datang. Pemecahan  kendala dalam pemuliaan konvensional mulai  mendapat titik terang dengan ditemukannya  markah molekuler. Markah  molekuler yang  pertama kali dikenal adalah markah protein yang secara genetik dikenal sebagai markah isozim  (Hunter dan Markert   1957).

2.      Definisi

v  Pemuliaan tanaman merupakan suatu metode yang  mengeksploitasi potensi genetik tanaman  untuk memaksimumkan ekspresi dari  potensi genetik  tanaman pada suatu kondisi  lingkungan tertentu.

v  Marker  Assisted Selection (MAS) yaitu  merupakan metode seleksi yang mengacu pada pemanfaatan marka DNA yang berpautan dengan lokus target, sebagai alat untuk menduga dan membantu seleksi penotipe sifat yang menjadi target pemuliaan.

3.      Tipe- tipe Marka DNA

3.1 Marka Situs Acak

1. Random Amplified Polymorphism DNA (RAPD) Prinsip  kerja  markah RAPD adalah berdasarkan perbedaan amplifikasi PCR pada sampel DNA dari sekuen oligonukleotida pendek yang secara genetik merupakan kelompok markah dominan
2. Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP) markah  yang berdasarkan pada hibridisasi DNA atau suatu kombinasi  dari probe  enzim  spesifik. Markah    ini   bersifat  kodominan,   sehingga sangat  baik   untuk    komparatif  pemetaan   genom. Namun demikian, markah RFLP memiliki keterbatasan jika digunakan sebagai alat bantu seleksi.
3. Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP) Markah  AFLP merupakan jenis  markah yang berdasarkan pada amplifikasi selektif  dari potongan DNA hasil  restriksi   genomik total  dengan  enzim  restriksi endonuklease.
4. Simple Sequence Repeat (SSR)/ Microsatellites. Markah mikrosatelit merupakan  sekuen  DNA yang bermotif pendek dan  diulang secara tandem dengan   2  sampai 5  unit  nukleotida yang  tersebar dan meliputi seluruh genom, terutama  pada  organisme eukariotik.

3.2  Marka Situs Spesifik

1.      Sequence Characterized Amplification Region (SCAR) Markah SCAR  dan STS merupakan markah berbasis PCR yang diperoleh melalui sekuensing fragmen RFLP, RAPD, dan  AFLP atau  gen  yang sudah diketahui ukurannya.

2.      Expressed Sequence Tags (EST)

3.      Single Nucleotide Polymorphism (SNP) Markah    ini   merupakan mutasi titik di mana satu  nukleotida disubstitusi oleh nukleotik  lain  pada lokus   tertentu.

            Pemanfaatan  markah  DNA sebagai  alat   bantu seleksi Marker  Assisted Selection (MAS) lebih  menguntungkan dibandingkan dengan seleksi secara fenotip. Seleksi dengan bantuan markah molekuler didasarkan  pada sifat  genetik tanaman  saja, tidak dipengaruhi oleh faktor       lingkungan.

            Dengan demikian,   kegiatan pemuliaan  tanaman   menjadi lebih  tepat, cepat, dan  relatif  lebih  hemat biaya  dan waktu. Seleksi berdasarkan karakter fenotip tanaman  di  lapang memiliki beberapa kelemahan seperti yang  dikutip dari Lamadji et  al.  (1999),  di antaranya  yaitu

      1.            Memerlukan waktu yang  cukup lama,

      2.            Kesulitan memilih dengan tepat gen-gen yang menjadi target  seleksi untuk diekspresikan pada sifat sifat morfologi atau agronomi,       

      3.            Rendahnya frekuensi individu yang diinginkan yang berada dalam populasi seleksi yang besar, dan  

      4.            Fenomena pautan gen antara sifat  yang  diinginkan dengan  sifat  tidak diinginkan sulit dipisahkan saat  melakukan persilangan.

            Markah DNA banyak digunakan untuk  perbaikan  tanaman dalam hal ini  MAS, markah berbasis DNA dapat menjadi efektif jika digunakan untuk tiga tujuan dasar, yaitu  

      1.            Identifikasi galur-galur tetua  dengan tepat untuk perbaikan suatu karakter untuk tujuan khusus,

      2.            Penelusuran  alel-alel yang sesuai  (favorable) dominan atau  resesif  pada tiap  generasi persilangan, dan   

      3.            Identifikasi individu-individu sasaran sesuai dengan karakter yang  diinginkan diantara turunan yang bersegregasi, berdasarkan pada   komposisi alelik persilangan sebagian atau  seluruh genom.

4.          Keuntungan MAS

·         Lebih sederhana dibandingkan seleksi fenotifik

o    Terutama untuk sifat yang membutuhkan banyak tenaga dan langkahnya rumit

o    Dapat menghemat waktu dan sumberdaya

·         Dapat dilakukan pada fase awal perkembangan

o    Penting untuk sifat kualitas hasil

o    Dapat dilakukan seleksi pada tahap bibit

·         Meningkatkan akurasi

o    Tidak dipengaruhi lingkungan

o    Dapat memisahkan homozigot dan heterozigot

5.          Contoh Aplikasi MAS pada tanaman Pangan

Analisis lokus kuantitatif sifat ketahanan penyakit blas pada populasi antarspesies IR64 dan Oryza rufipogon

MAS untuk Ketahanan Jagung terhadap Kekeringan

Penggunaan MAS untuk  Memperbaiki Penampilan Heterotik pada  Jagung

Peningkatan Kualitas  Plasma  Nutfah  Tomat  Meng- gunakan Strategi   Kombinasi QTL dengan  Metode Silang  Balik Advanced Backcrossing (AB-QTL)

Pemuliaan  untuk   Perbaikan  Kandungan  Protein pada  Jagung (QPM)