Pemuliaan Tanaman : Studi kasus Budidaya Tanaman Ubi Kayu di Indonesia (2)

Ubi Kayu Di Indonesia

Pada tulisan saya sebelumnya kita mulai mengenal perkembangan ubi kayu di negeri asalnya Brazil, sekarang bagaimana dengan perkembangan ubi kayu di Indonesia?

Sentra Budidaya Tanaman Ubi Kayu Asia Tenggara  khususnya Indonesia (warna merah merupakan produksi tertinggi)

Seperti kita ketahui bersama bahwa ubi kayu datang ke Indonesia sekitar akhir abad ke 18 atau awal abad ke 19.  Ubi kayu merupakan tanaman baru di Asia, diperkenalkan dari Amerika oleh penjelajah Spanyol dan Portugis. Penguasa kolonial memperkenalkan tanaman ubi kayu untuk pertama kali sebagai tanaman cadangan makanan untuk kelaparan, dan kemudian sebagai sumber pati untuk ekspor. Untuk wilayah Asia khususnya Asia Tenggara, Indonesia merupakan negara dengan luas lahan budidaya ubi kayu terbesar dengan luas wilayah hingga lebih dari 1 juta hektar. Luasnya lahan budidaya ternyata tidak diiringi dengan besarnya produktivitas. Produktivitas ubi kayu yang ditanam di Indonesia menempati peringkat ke dua setelah Thailand yakni sebesar 14.93 ton/ha. Ini merupakan pekerjaan rumah yang harus dikejar oleh peneliti Indonesia untuk membuat kultivar tanaman ubi kayu yang memiliki produktivitas tinggi.

Terdapat 5 daerah utama penghasil ubi kayu di Indonesia diantaranya Jawa Timur, Lampung, Jawa Tengah, Jawa Barat, dan Yogyakartaen dengan produktivitas berkisar antara 11.9 – 19.4 ton/ha. Tercatat berbagai macam makanan tradisional berbahan baku ubi kayu tetap eksis hingga saat ini seperti getuk, perkedel, lapis, bakwan, lemet, keripik, dan sebagainya.  Jangankan diolah menjadi bahan makanan yang lebih modern yang biasa kita temui saat ini : misalnya brownis, ubi kayu rebus yang dihidangkan dengan segelas teh manis pun akan sangat digemari oleh sebagian besar penduduk Indonesia.

Bagian ubi kayu yang sering dimanfaatkan sebagai bahan makanan adalah bagian umbi dan daun. Daun singkong biasa digunakan pada sayur atau lalapan sedangkan bagian umbi merupakan bagian yang paling banyak dimanfaatkan mulai dari makanan tradisional hingga pakan ternak. bahkan umbi pada ubi kayu yang awalnya digunakan hanya sebagai produk konsumsi biasa atau makanan tradisional, telah mengalami banyak sekali perubahan. Kini ubi kayu telah memasuki pasar diversifikasi produk. Perkembangan ini menunjukan bahwa ubi kayu memberikan peran berkembangnya pembangunan secara daerah. Umbi yang diubah menjadi berbagai produk makanan langsung atau olahan, pati dan tepung untuk makanan dan industri, dan pakan ternak.

Ubi kayu dengan beragam manfaatnya. Sumber : CIAT

Ubi kayu merupakan salah satu komoditas pertanian yang paling penting, ketiga terpenting setelah beras, dan jagung. Bahkan di tahun 2014 ubi kayu memberikan kontribusi sebesar 6.1 juta rupiah terhadap GDP Indonesia. Walaupun beras merupakan makanan pokok mayoritas masyarakat Indonesia sebagaimana tradisi masa lalu, namun bila suatu daerah yang tidak memungkinkan ditanamnya padi di suatu daerah seperti tanah yang marjinal dan curah hujan tidak menentu, ubi kayu memiliki keunggulan untuk beradaptasi dengan baik.

Peran ubi kayu dalam ketahanan pangan telah menurun pasca-Revolusi Hijau di Asia, yang dipengaruhi oleh aspek politik, perang, kekurangan makanan, atau gangguan lain yang menyebabkan menurunnya pasokan makanan.

Hal yang menarik adalah hanya Indonesia yang memiliki tingkat konsumsi yang cukup tinggi – sekitar 50 kg per kapita per tahun, dalam bentuk berbagai macam produk makanan yang berbeda. Ubi kayu bahkan berkembang pesat setelah digunakan pada pakan ternak.

Konsumsi Ubi Kayu (kg/tahun) Sumber : FAO

Manfaat tanaman ubi kayu sangat dirasakan negara berkembang khususnya Indonesia, diantara manfaatnya adalah pertama, menunjang program ketahanan pangan. Seperti apa yang saya sampaikan dalam tulisan sebelumnya, kemudahan menanam ubi kayu walaupun dilahan yang tingkat kesuburannya kurang memberikan akses pangan bagi manyarakat menengah ke bawah. Kebutuhan karbohidrat yang tidak dapat dipenuhi sepenuhnya oleh beras dapat disubtitusi oleh ubi kayu. Apalagi ubi kayu di Indonesia merupakan bagian dari budaya sehingga bernilai bukan hanya dari segi pemenuhan kebutuhan melainkan bernilai seni dan estetika.

Kedua, memberikan manfaat ekonomi. Hingga saat ini ubi kayu hadir di tengah-tengah masyarakat untuk membangkitkan mereka dari kemiskinan dan ketertinggalan ekonomi. Secara langsung maupun tidak, ubi kayu memberikan manfaat terhadap penduduk miskin di pedesaan, serta berkontribusi terhadap pembangunan ekonomi yang lebih luas. Selain mengurangi kemiskinan, ada peran penting yang dimiliki ubi kayu yaitu berfungsi sebagai katalis dalam pembangunan.

Secara ekonomi ubi kayu dapat menjadi peluang bila dilihat dari kecenderungan pasar saat ini seperti gaya hidup diet tanpa beras yang mempercepat keberhasilan produk makanan baru berbahan dasar ubi kayu di pasar, tingginya permintaan industri pati dan pakan ternak; dan peluang untuk ekspor pelet dan pati. Manfaat ubi kayu ini bukan hanya berpengaruh kepada masyarakat yang berpenghasilan rendah, hingga menyentuh sistem ekonomi yang lebih besar.

Ketiga manfaat lingkungan, hal ini berkaitan dengan kemampuan sebagian besar tanaman ubi kayu yang dapat tumbuh pada ekosistem yang rapuh atau tanah marjinal. Walaupun ada persepsi yang kurang baik, dimana konon katanya tanaman ubi kayu dapat menurunkan kesuburan tanah, hal itu terjadi karena kita tidak melakukan pemupukan secara intensif pada lahan yang sedang digunakan. Meskipun demikian, tanaman ubi kayu digunakan untuk mengelola erosi yakni penanaman ubi kayu di lereng dilakukan beberapa bulan pertama sebelum kanopi menutup. Pembuangan produk limbah dari pengolahan ubi kayu seperti kulit daun dan batang biasanya digunakan untuk bahan pupuk organik.

Nantikan tulisan selanjutnya : ubi kayu di tanah Pasundan  🙂

Bioteknologi Tanaman Genus Curcuma (1)

Tanaman genus Curcuma menjadi sangat penting bagi perkembangan dunia pengobatan secara global karena memiliki potensi penghambatan terhadap berbagai macam gejala penyakit seperti anti peradangan, hypoclorestaemik, kolera, anti biotik, anti diabetes, anti kanker, anti virus, dan anti rheumatik. Tanaman genus Curcuma telah digunakan sebagai bahan obat  untuk mengatasi penyakit Alzheimer’s serta penggunaan lain sebagai anti serangga, aroma terapi, dan industri parfum.

Beberapa spesies dari tanaman Curcuma juga telah digunakan sebagai bahan baku pada industri karbohidrat, dan bunga potong. Beberapa nilai ekonomi genus curcuma diterangkan pada tabel 1.

Sumber : Parthasarathy et al. 2006

Bioteknologi sebagai salah satu ilmu terapan telah lama digunakan pada beberapa penelitian tanaman genus Curcuma sejak 3-4 dekade yang lalu. Curcuma longa L. atau dikenal dengan kunyit merupakan tanaman temu-temuan yang digunakan sebagai bahan baku berbagai jenis masakan. Tanaman kunyit telah menjadi fokus beberapa peneliti khususnya dalam bidang bioteknologi. Ada beberapa kegiatan yang berhubungan dengan bioteknologi yang telah dilakukan dan mencakup dalam tiga kegiatan besar diantaranya : kultur jaringan, marka molekuler, dan transformasi genetik. Marka molekuler dan transformasi genetik akan disampaikan pada tulisan selanjutnya, Bioteknologi Tanaman Genus Curcuma (2)

Kultur Jaringan

Penelitian kultur jaringan telah banyak dilakukan hingga menghasilkan beberapa protokol untuk propagasi tanaman genus Curcuma secara in vitro, kultur suspensi sel sebagai penapisan varietas dengan sifat unggulan dan digunakan pula untuk konservasi tanaman.

Pengaruh eksplan dan media. Diantara berbagai macam eksplan yang telah dicoba, tunas rimpang merupakan material yang paling banyak digunakan pada propagasi tanaman  genus Curcuma. Media MS (Murashige and Skoog) secara luas telah dikembangkan dengan penambahan zat pengatur tumbuh tanaman benzil adenin (BA) atau benzil amino purin (BAP) untuk memberikan pengaruh terhadap proliferasi tunas pada propagasi klonal secara in vitro. Hasil penelitian menunjukan respon yang beragam terhadap pengaruh BAP, artinya setiap spesies memiliki respon yang berbeda-beda. Selain penggunaan sitokinin secara tunggal, kombinasi sitokinin dengan auksin seperti NAA, kinetin, IBA, 2,4D, TDZ dan IAA pada media solid maupun cair memberikan pengaruh terhadap berkurangnya jumlah kalus, multiplikasi tunas dari tunas rimpang, dan pembungaan pada beberapa tanaman genus Curcuma. Hasil penelitian pada Curcuma zedoaria menunjukan terbentuknya kalus dari hypertropheid cortical sel parenkim pada eksplan akar. Penggunaan sukrosa telah digunakan sebagai sumber karbon terbaik bagi eksplan tanaman genus Curcuma.

This slideshow requires JavaScript.

Induksi Mutasi in Vitro. Mutasi adalah perubahan yang terjadi pada bahan genetik (DNA maupun RNA), baik pada taraf urutan gen (disebut mutasi titik) maupun pada taraf kromosom. Meskipun secara biologi sebagian terbesar mutasi menyebabkan gangguan pada kebugaran (fitness) individu, bahkan kematian, mutasi sebenarnya adalah salah satu kunci bagi kemampuan beradaptasi suatu jenis (spesies) terhadap lingkungan baru atau yang berubah. Sisi positif ini dimanfaatkan oleh sejumlah bidang biologi terapan. Induksi mutasi tanaman kunyit telah dilakukan pada beberapa varietas “Suvarna” dan “Prabha” dengan menggunakan bahan kimia EMS (ethil methane sulfonat), dan secara fisik menggunakan iradiasi sinar gamma yang menghasilkan cytotypes dengan mengubah sejumlah kromosom.

Gamma chamber ukuran kecil

Keterangan menunjukan mesin diproduksi oleh India

Gamma chamber untuk sampel tanaman

Produksi Microrhizome secara In Vitro. Microrhizome memiliki keunggulan dibandingkan dengan rimpang pada umumnya, karena memiliki keuntungan dalam hal pengemasan dan transportasi, disamping konservasi plasma nutfah. Induksi microrhizome telah dilakukan dan memperoleh hasil yang menggembirakan. Dengan penggunaan media MS dan zat pengatur tumbuh BAP, NAA dan ancymidol dengan penambahan hingga 10% sukrosa telah bisa dihasilkan microrhizome pada minggu ke 8, dan cukup baik saat diaklimatisasi ke lapangan. Secara teknis induksi microrhizome dilakukan dengan menghambat kinerja BAP dan meningkatkan konsentrasi glukosa maka akan menghasilkan microrhizome yang lebih baik. Percobaan dilakukan pada media cair dengan penambahan BA dan mengurangi fotoperiodisitas yang diamati selama 30 hari.

This slideshow requires JavaScript.

Tanaman Haploid, Anugerah bagi Sang Pemulia

Haploid dikenal sebagai istilah yang digunakan ketika sel, jaringan, organ dan atau organisme tanaman memiliki jumlah kromosom yang sama dengan sel gametnya. Apabila sel somatik adalah 2n, maka sel gamet bisa kita sebut sebagai n. Bicara tentang haploid tentunya kita harus memahami terlebih dahulu hubungan antara penggunaan istilah ploidi dengan jumlah set kromosom. Ploidi menunjukan banyaknya genum dasar yang dimiliki oleh suatu organisme. Dikenal ada beberapa variasi jumlah kromosom yaitu euploidi dan aneuploidi.

Euploidi terjadi apabila setiap inti sel somatik memiliki jumlah kromosom yang jumlahnya kelipatan dari seluruh genom. Set kromosom biasanya dilambangkan dengan x. Satu set kromosom disebut sebagai x (monoploid), dua set kromosom 2x (diploid), 3 set kromosom 3x (triploid) dan seterusnya. Haploid tidak berhubungan langsung dengan dengan jumlah x kromosom sehingga n bisa saja sejumlah x, 2x, 3x dan seterusnya bergantung pada organisme yang kita amati. Pada tanaman budidaya sebagai contoh pada tanaman bawang merah, pada sel somatik diketahui 2n=2x=16 (diploid), yang artinya terdapat 16 kromosom individu. Pada sel gamet terdapat 8 kromosom atau  n=x=8 (haploid)

Aneuploidi dapat terjadi apabila jumlah kromosom pada inti selnya bukan merupakan kelipatan dari jumlah kromosom haploidnya. Perbedaan jumlah kromosom tersebut terjadi karena adanya penambahan atau kehilangan satu atau beberapa kromosomnya pada genomnya. Lebih rinci hal ini disebabkan oleh ketidaknormalan segregasi kromosom pada proses meiosis.

Dari manakah asal tanaman haploid ?

Tanaman haploid bisa terjadi melalui proses alami dan buatan (diinduksi). Pada proses alami tanaman haploid dapat terjadi karena

1. Ginogenesis yaitu perkembangan embrio haploid dari inti sel gamet betina/telur yang tidak dibuahi (Partenogenesis) atau dibuahi tidak sempurna dan dari inti sinergid dan antipodal.
2. Androgenesis yaitu perkembangan embrio haploid dari inti sel gamet jantan.
3. Eliminasi kromosom dalam persilangan antar spesies dan
4. Poliembrioni yaitu terbentuknya lebih dari satu embrio dalam satu biji, seperti twin seedling.

Proses induksi yang memicu terbentuknya tanaman haploid dapat terjadi karena :

1. Penyerbukan yang ditunda, pseudogami yang terjadi ketika polen yang dihasilkan tanaman abortif dan persilangan antar spesies yang jauh kekerabatannya.
2. Perlakuan fisik (melakukan radiasi pada polen) dan kimiawi.
3. Proses in vitro yang menggunakan antera, mikrospora, atau ovul.

Untuk pertama kali produksi tanaman haploid secara alami dilaporkan oleh A.D Bargner pada tahun 1921 pada tanaman Datura stamonium selanjutnya pada tanaman Nicotiana tabacum oleh Causin dan Mann 1924; Triticum aestivum (Gains dan Aase 1926). Peluang kejadian tanaman haploid jarang ditemukan dalam kondisi alami, sekitar 0,001-0,01 % apabila kita ingin menggunakannya dalam program pemuliaan tanaman.

Pemuliaan tanaman haploid telah berhasil dilakukan oleh Chese pada tahun 1952 dengan memproduksi jagung dengan cara seleksi haploid partenogenik dan double kromosom. Kemudian pada tahun 1964 Guha dan Maheswari telah berhasil memproduksi tanaman haploid melalui spesies Datura innoxia melalui kultur anter secara in vitro. Bahkan Kasha dan Kao telah berhasil melakukan persilangan jauh (wide crossing) pada tanaman barley. Kultivar haploid ganda untuk pertama kalinya berhasil di rilis 58 tahun setelah ditemukannya tanaman haploid yaitu Mingo (sejenis barley).

Datura stanmonium

Barley

Nicotiana tabacum

Triticum aesticum

Sumber gambar : http://www.wikipedia.com

Pengamatan Akhir Tanaman Hasil Iradiasi Sinar Gamma

Jengger Ayam Hasil Iradiasi Sinar Gamma pada Beberapa Dosis Radiasi