Kontrol Persilangan Ida Ayu Astarini

Kontrol persilangan sangat penting dalam produksi benih hibrida. Tanaman hibrida memiliki keuntungan dari efek heterosis akibat persilangan dari 2 galur yang berbeda. Heterosis atau hybrid vigor adalah peningkatan vigor tanaman dibandingkan tetuanya. Penampilan hibrida ini superior dibandingkan dengan tetuanya dalam hal produksi, vigor, adaptasi dan keseragaman. Untuk memproduksi benih hibrida yg tdk terkontaminasi oleh benih polinasi sendiri, perlu metode untuk mengontrol/menghindari polinasi sendiri. 2 metode utk produksi hibrida F1: self-incompatibility (SI) & cytoplasmic male sterility (CMS).

Mandul Jantan = steril jantan (male sterility) tidak adanya polen hidup pada tumbuhan yang normalnya monoecious atau hermaprodit. Mandul jantan tjd pd tumbuhan yg gagal menghasilkan stamen atau anter kegagalan meiosis dalam anter kematangan butir polen yang tidak normal.

Tipe mandul jantan genetic = genic male sterility = gms cytoplasmic = cytoplasmic male sterility = cms cytoplasmicgenetic = gabungan

Genetic male sterility Mandul jantan yang dikontrol oleh gen, biasanya ditentukan oleh 1 gen resesif, ms. Alel mandul jantan ini mungkin timbul secara spontan atau diinduksi. Untuk memelihara mandul jantan, tan disilangkan dg fertil jantan yg heterozygous. Persilangan ini akan menghasilkan 1 : 1 steril jantan dan fertil jantan. Gen tunggal resesif mandul jantan telah ditemukan pada tanaman jagung, padi, kapas, kedelai, sorgum, tembakau, ketimun, melon dan terong.

Cytoplasmic male sterility Ditentukan oleh sitoplasma Keturunannya akan selalu mandul jantan, karena sitoplasma berasal dari sel telur. Digunakan untuk produksi hibrida, mis. Pada sorghum, padi, tembakau, kapas, bunga matahari

Penyebab terjadinya CMS Mutasi spontan, meski sangat jarang. Ditemukan pada jagung, bunga matahari Persilangan antar spesies = interspesific hybridisation Diinduksi dg ethidium bromide Mis. pada Petunia sp

Faktor yg mempengaruhi tingkat mandul jantan Kondisi lingkungan Temperatur dingin, atau perubahan suhu atau kelembaban secara mendadak dapat menyebabkan polen dalam anter tanaman mandul jantan fungsional dilepaskan.

Aplikasi mandul jantan dalam pemuliaan tanaman Tanaman cms digunakan sebagai tetua betina dalam persilangan untuk menghasilkan hibrida unggul. Banyak diterapkan pada kubis-kubisan, grain (padi, gandum), dll. Menekan kemungkinan munculnya inbred atau sib (umum terjadi jika persilangan menggunakan sistem SI)

Contoh aplikasi CMS-Kembang kol % berkecambah tinggi, seragam, vigor bibit tinggi Memberi pilihan standar seed grade tinggi (Hybridtop/Precision) Meningkatkan keseragaman panen, sehingga mengurangi biaya panen Mengurangi tanaman yang terbuang akibat sib Lebih menguntungkan

Cytoplasmic-Genetic male sterility Agak kompleks dan jarang digunakan karena banyak limitation

Sistem Ketakserasian (SI) Ketakserasian/inkompatibilitas : mekanisme alami yg mencegah terjadinya fertilisasi biji sendiri & merangsang terjadinya persilangan pd Angiosperma. 2 macam: Sistem heteromorfik Bunga sempurna tapi memiliki 2 tipe struktur bunga, misalnya 1. stamen panjang dengan style yang pendek, atau 2. stamen pendek dg style panjang Sistem homomorfik 2 tipe berdasarkan genom yang mengontrol interaksi polen dan pistil: GSI dan SSI

SI gametofitik (GSI) interaksi bergantung pd alel yang ada pada satu atau beberapa lokus ketakserasian dlm genom gametofit jantan. Banyak terjadi pada Solanaceae (kentang, tomat, tembakau), beet, lili rumput2an

Ketakserasian gametofitik

SI sporofitik interaksi bergantung pd genom tetua polen melalui materi yg dibawa oleh polen, tapi dihasilkan oleh sporofitik ketika polen berkembang. Terutama pada Brassicaceae (turnip, rape, kubis, brokoli, kembang kol). Penolakan polen sendiri dikontrol oleh diploid genotype (S locus)

Ketakserasian sporofitik

Mekanisme SI 3 kategori: interaksi pollen – stigma Mencegah perkecambahan pollen 2. interaksi pollen tube – style - umum pada gsi - pollen tube distop perpanjangan 3. Interaksi pollen tube – ovule - pollen mencapai ovul tapi embrio hancur/rusak

Aplikasi SI dlm pemuliaan tanaman Pada pohon buah yg tak serasi, dianjurkan utk menanam 2 varietas yg cross compatible agar tanaman berbuah. Sering digunakan dalam persilangan utk menghasilkan hibrida unggul Namun ada fenomena sib, inbred

Cara mengatasi SI Suhu tinggi Irradiasi Grafting Mis. Pada Brassica, Lycopersicon, pistil yg diekspos sampai suhu 60oC, merangsang kesuburan Irradiasi Pd Solanaceae, X-ray atau gamma ray menginduksi kesuburan sementara Grafting

Cara mengatasi SI (Lanjutan) Polinasi berganda Polinasi kuncup (bud pollination): polinasi biasanya dilakukan 1 – 2 hari sebelum bunga mekar/anthesis Surgical technique : potong/hilangkan stigma dan pollen diletakkan pada potongan style NaCl CO2

Faktor yang mempengaruhi penyerbukan silang Waktu dan Struktur Bunga Letak anter yang terpisah dari stigma memaksa terjadinya penyerbukan silang. Pada Brassica, letak anter jauh dari stigmanya, dan anter melepaskan polennya pada sisi terjauh dari stigma. Tipe struktur ini dijumpai pada spesies menyerbuk silang, terutama yang vektornya biotik. Pada tanaman yang menyerbuk sendiri seperti tomat, anternya bersatu membentuk corong sekeliling dan di atas ada stigma dan tangkai putik.

Vektor biotik tertarik mengunjungi bunga karena tertarik akan warnanya, bau yang dikeluarkan, atau madu yang dihasilkan. Yang termasuk vektor biotik : kelelawar, burung, serangga (kupu-kupu, ngengat, lalat, kumbang, tawon) dan semut. Selain vektor biotik, terdapat juga vektor abiotik yaitu angin yang berperan dalam polinasi rumput-rumputan.

Modifikasi dalam sistem polinasi bunga hermaprodit Dikhogami : Tumbuhan yang bunganya tidak dapat melepas polen dan menerima polen pada waktu yang sama Protandri : Polen dilepaskan sebelum stigma matang untuk menerimanya. Contoh: Bawang, wortel, melon, ketimun, bunga matahari. Protogini : Stigma siap menerima polen pada waktu polen belum siap dilepaskan.

Homogami : Tumbuhan berbunga hermaprodit, polen dilepas dan stigma siap menerima pada waktu yang bersamaan. Pada tumbuhan ini, autogami tidak harus terjadi. Kleistogami: Bunga hermaprodit yang polennya dilepas dan stigma siap menerima (anthesis) ketika bunga masih belum mekar, biasanya memaksa terjadinya autogami. Contoh: gandum, kacang buncis. Khasmogami: Bunga hermaprodit yang polinasi terjadi setelah bunga mekar.