Sejarah dan Perkembangan Pemuliaan Tanaman

Sejarah Perkembangan Pemuliaan Tanaman

Manusia kebanyakan tergantung kepada tanaman untuk memenuhi kebutuhan hidupnya. Bahan makanan dari ternak berupa daging, susu, telor dan lain-lain, untuk memproduksinya juga memerlukan pakan yang sebagian besar berasal dari tanaman. Dalam membudidayakan tanaman petani selalu memerlukan bahan tanam berupa benih. Hasil tanaman yang diusahakan petani akan tergantung pada benih yang ditanam dan cara membudidayakannya. Dari benih yang baik akan memungkinkan petani mendapatkan hasil yang baik pula. Dari sejak jaman dahulu disadari atau tidak, petani telah memilih benih yang baik sebagai bahan tanam, untuk mendapatkan pertumbuhan yang baik serta hasil sebanyak mungkin. Usaha tersebut sebenarnya merupakan kegiatan pemuliaan tanaman, oleh karena itu perkembangannya tidak terlepas dari sejarah perkembangan pertanian. Di samping itu pula sejarah perkembangan pemuliaan tanaman juga sangat terkait dengan sejarah perkembangan genetika dan sitologi.

Bangsa Assyrians dan Babylonian pada permulaan tahun 700 sebelum masehi, telah melakukan persilangan buatan pada tanaman sejenis palem. Bangsa Indian Amerika telah melakukan kegiatan pemuliaan tanaman jagung, jauh sebelum Bangsa Kulit Putih datang ke Amerika. Hooke (1635-1703), Grew (1641-1712) dan Malpighi (1628-1694) merupakan pengguna mikrokup untuk pertama kali, dan merupakan pelopor penelitian permulaan dari sel. Millington (1676) mengemukakan fungsi tepung sari, sebagai organ kelamin jantan (Crowder, 1981).

Camerarius (1694) untuk pertama kali mendemontrasikan organ seks pada tanaman. Cotton Mather (1716) menemukan persilangan alami pada tanaman jagung. Sejak itu orang mulai melakukan persilangan pada tanaman untuk memperoleh jenis hibrida yang dipelopori oleh: Fairchild (1717), Joseph Koelreuter (1760-1766) dan Andrew Knight (1757-1835). Brown (1831) menemukan inti sel. Schleiden dan Schwann (1838-1839), mengemukakan teori sel. Remak dan Vircow (1858), memberikan ketegasan bahwa semua sel itu terjadi karena adanya pembelahan dari sel sebelumnya (Crowder, 1981).

Schweigger-Seidel (1865), La Vallette St. George (1865), menyatakan bahwa sel kelamin (gamet) merupakan sebuah sel. Newport (1854), Pringsheim (1856), dan Thuret (1857) mengemukankan pertama kalinya istilah fertilisasi yaitu bersatunya gamet-gamet. Charles Darwin (1858) mengemukakan teori Seleksi Alam dan Evolusi. Gregor Mendel (1822-1884), mengumumkan hasil penelitian dengan kacang polong, yaitu berupa penurunan sifat dari induk (parents) kepada anak-anaknya (filials), dan dikenal sebagai Hukum Mendel. Tetapi hasil penelitian tersebut belum diakui oleh para ilmuan pada saat tersebut. Strasburger (1875) melaporkan gambaran inti sel secara lengkap. Hertwig (1875), menegaskan bahwa gamet-gamet yang bersatu itu berasal dari induknya masing-masing (Crowder, 1981).

Hertwig (1875) dan Strasburger (1877), menegaskan bahwa inti sel (nucleus) mempunyai peranan penting pada fertilisasi maupun pembelahan sel. Dengan demikian terciptalah konsep epigenesis yang menegaskan bahwa setiap organisme baru itu merupakan kreasi baru yang dihasilkan oleh pertumbuhan zigot. Waldeyer (1877), mengemukakan istilah gamet dan kromosom. Fleming (1882), pertama kali memberikan nama kromatin untuk bagian kromosom yang mudah mengisap zat warna. Hjalman Nilson (1890), mengembangkan varietas baru yang berasal dari seleksi turunan tanaman menyerbuk sendiri, dengan cara tersebut pemulia tanaman mulai menggunakan dasar ilmiah untuk pertama kali (Knight, 1994).

Hugo de Vries, Carl Correns dan Tschermak (1900) melakukan kembali penelitian sama dengan yang dilakukan oleh GregorMendel, tetapi pada lokasi yang berbeda. Hasil penelitian ketiga ilmuan tersebut, menunjukkan prinsip yang sama dengan yang dihasilkan oleh Gregor Mendel. Sejak itu Hukum Mendel baru diakui kebenarannya, dan sejak itu pula penelitian Genetika, Sitologi, dan Pemuliaan Tanaman berkembang dengan pesat. Bateson (1900), mengemukakan istilah allerlomorf, homosigot, dan filial. Punnet dan Bateson (1902) menunjukkan adanya peristiwa linkage pada organisme. Shull (1904) mengembangkan galur inbrida pada tanaman jagung dan mengusulkan istilah heterosis untuk ketegaran hibrida. Haris (1912) mengusulkan penggunaan.Chi-square. Winkler (1912), mengusulkan nama genom untuk sepasang kromosom. Edward East`dan Donald F. Jones (1918) mengembangkan varietas hibrida untuk kepentingan para petani. T.J. Jenkin (1919), mengembangkan varietas sintetis pada jagung (Crowder, 1981).

Mishiyama (1929), meneliti lebih mendalam tentang sitogenetik tanaman avena. Dustin (1934) menemukan senyawa alkaloid Colchisin. Love (1934), menerangkan rancangan percobaan dan sidik ragam. Crik dan Watson (1953) menemukan molekul DNA sebagai penentu pewariasan sifat pada organisme, dan dari sejak itu pula genetika moderen/ rekayasa genetika berkembang dengan pesat (crowder, 1981).

IRRI (1965) telah melepas varietas unggul padi dengan nama PB5 (IR5) dan IR8 (PB8). Varietas ini berumur genjah, berdaun tegak, respon terhadap pemupukan dan potensi produksi tinggi, dan mempunyai andil besar dalam revolusi hijau (green revolution). Walaupun Genetika dan Sitogenetika merupakan ilmu dasar terpenting dalam pemuliaan tanaman, namun masih diperlukan bantuan ilmu lain, seperti: Botani, Fisiologi, Morfologi, Taksonomi, Sistimatik, Hama dan Penyakit, Statistik, Biokimia dan lain-lain (Mangoendidjojo, 2003).

Pengertian dan Tujuan Pemuliaan Tanaman

1. Pengertian pemuliaan Tanaman

Pemuliaan tanaman didifinisikan sebagai perpaduan seni dan ilmu pengetahuan yang mempelajari bagaimana memperbaiki genotipe tanaman dalam populasi sehingga lebih bermanfaat bagi manusia. Pada awal perkembangan pemuliaan tanaman hanya didasarkan pada seni saja. Pemuliaan tanaman telah lahir sejak dikenalnya bahan pertanian, yaitu sejak manusia hidup dengan cara mengumpulkan bahan makanan dari alam, berpidah-pindah menjadi menetap sambil bertanam dan beternak. Pada waktu itu orang memilih jernis tanaman atau variasi antar tanaman yang lebih berguna. Pemilihan dalam populasi tanaman didasarkan atas perasaan, keterampilan, kemampuan serta petunjuk yang terlihat pada tanaman. Tanaman yang terpilih selanjutnya dikembangbiakkan untuk dapat memenuhi kebutuhan petani (Allard, 1960).

Jadi memilih (seleksi) dan memelihara (domestikasi) merupakan metode pemuliaan tanaman yang lahir pertama kali. Walaupun didasarkan atas seni, namun hasil pemuliaan tanaman di jaman dahulu cukup menakjubkan. Sejak lahirnya teori Seleksi Alam dan Evolusi yang dikemukakan oleh Darwin (1858), dan diketemukannya prinsip-prinsip penurunan sifat pada organisme oleh Gregor Mendel (1866), para ahli banyak melakukan penelitian untuk mendapatkan varietas baru, berdasarkan atas seleksi keturunan. Dengan dukungan ilmu-ilmu lain seperti: Botani, Fisiologi, Morfologi, Taksonomi, Sistimatik, Hama dam Penyakit, Statistik, Biokimia dan lain-lain, pemuliaan tanaman sebagai ilmu berkembang dengan pesat (Allard, 1960).

Mulai abad ke XX telah banyak dibangun pusat-pusat/ lembaga penelitian pemuliaan tanaman, banyaknya terbit majalah tenang pemuliaan tanaman, dan ilmu pemuliaan tanaman banyak diajarkan di Perguruan tinggi. Pemuliaan tanaman sebagai ilmu telah berkembang berdasarkan teori-teori dan hasil riset yang disusun dengan baik. Akhirnya pemuliaan tanaman didifinisikan sebagai suatu metode yang secara sistematik merakit keragaman genetik menjadi suatu bentuk yang lebih bermanfaat bagi manusia. Seleksi yang artinya memilih dilakukan pada setiap tahap program pemuliaan , seperti: memilih plasma nutfah yang akan dijadikan tetua, memilih metode pemuliaan yang tepat, memilih genotipe yang akan diuji, memilih metode pengujian yang tepat, dan memilih galur yang akan dilepas sebagai varietas (Mangoendidjojo, 2003).

Seleksi dapat dilakukan secara efektif pada populasi tergantung pada tempat dan waktu. Perbaikan tanaman pada dasarnya tergantung dari penyusun suatu populasi yang terdiri dari individu-individu dengan genetik berbeda. Seleksi pada umumnya dilakukan untuk memilih tanaman sebagai tetua/ parental, dan mencegah tanaman lain yang berpenampilan kurang baik sebagai tetua. Strategi perbaikan populasi ini terdiri dari dua pekerjaan yang berlawanan, yaitu: a). pengumpulan atau mempertahankan keragaman di dalam populasi, dan b). seleksi yang mengarah pada pengurangan keragaman (Welsh, 1991).

Selama beberapa tahun terakhir, seterategi pemuliaan telah berubah dari pendekatan genetika klasik ke pendekatan baru. Menurut Welsh (1991) pendekatan klasik dimaksudkan sebagai usaha memindahkan gen-gen pengatur sifat tertentu dari beberapa plasma nutfah, ke dalam galur/varietas yang ingin diperbaiki. Pendekatan baru dimaksudkan sebagai pemuliaan populasi, dimana seluruh populasi tanaman dipandang sebagai satuan pemuliaan, dan bukan individu-individu tanaman. Varietas unggul baru dihasilkan dari komponen populasi asal yang beraneka. Pendekatan baru merupakan evolusi terarah, yang tidak hanya memanfaatkan pengaruh gen major saja, tetapi juga gen minor. Dengan pendekatan populasi, pemuliaan tanaman didifinisikan sebagai pengurangan frekuensi gen jelek dan peningkatan prekuensi gen baik.

Suatu keputusan penting yang pertama diambil dalam setiap program pemuliaan adalah pemilihan plasma nutfah. Plasma nutfah dimaksudkan sebagai suatu substansi yang terdapat dalam setiap kelompok mahluk hidup dan merupakan sifat keturunan yang dapat dimanfaatkan dan dikembangkan atau dirakit untuk menciptakan jenis unggul atau kultivar baru. Plasma nutfah meliputi segala kultivar unggul masa kini atau masa lampau, kultivar primitive, jenis yang sudah dimanfaatkan tetapi belum dibudidayakan, kerabat liar, jenis budidaya atau jenis piaraan. Apabila program pemuliaan tanaman mempunyai tujuan yang luas, maka plasma nutfah yang diinginkan mempunyai keragaman genetik, adaptasi luas, relative tahan terhadap hama dan penyakit tertentu. Tetapi bila program pemuliaan tanaman mempunyai tujuan khusus, informasi yang diperlukan adalah potensi hasil relatif dari masing-masing plasma nutfah. Pemilihan yang bijaksana terhadap plasma nutfah permulaan merupakan faktor penting untuk keberhasilan program itu (Mangoendidjojo, 2003).

Pemilihan metode pemuliaan juga merupakan tanggung jawab penting dari pemulia tanaman. Suatu metode telah diketahui efisien baik dengan percobaan atau teoritis untuk tanaman tertentu, mngkin tidak berlaku untuk semua situasi. Efisiensi suatu metode dapat di pengaruhi oleh linkage, intensitas seleksi, besarnya populasi, heritabilitas, dan peran gen (gen action). Waktu yang dibutuhkan untuk setiap siklus pemuliaan harus diperhitungkan. Misalnya di daerah tropika, mungkin diperoleh dua atau tiga generasi setiap tahun, sedang di daerah beriklim sedang mungkin hanya satu kali setahun. Pemulia perlu memiliki pengetahuan dasar yang amat penting untuk melaksanakan program pemuliaan tanaman, yaitu genetika dan sitogenetika. Sifat tanaman yang akan diperbaiki, konsumen, perhitungan statistik untuk menganalisis hasil seleksi, uji galur atau populasi (Mangoendidjojo, 2003).

2. Tujuan Pemuliaan Tanaman

Menurut Allard (1960) memuliakan suatu jenis tanaman perlu ditempuh suatu proses, yang terdiri dari:

a.       Menentukan tujuan program pemulian.

Pemulia perlu mengetahui permasalahan yang ada, harapan produsen dan konsumen, dan gagasan pemulia sendiri.

b.      Penyediaan materi pemuliaan.

Tanaman tertentu dapat ditingkatkan penampilannya (seperti daya hasil), harus ada perbedaan/ keragaman genetik di antara materi pemuliaan.

c.       Penilaian genotipe atau populasi untuk dijadikan varietas baru.

Melalui seleksi penggunaan metode seleksi yang efektif tergantung dari macam pembiakan, tanaman dan tujuan serta fasilitas tersedia. Pada sektor ini juga diperhatikan kemampuan tanaman terhadap lingkungan ekstrim.

d.      Pengujian.

Suatu galur atau populasi harapan dilepas menjadi suatu varietas baru, terlebih dahulu harus diadakan pengujian atau adaptasi diberbagai lokasi, musim atau tahun. Maksud pengujian ini untuk melihat kemampuan tanaman terhadap lingkungan di banding dengan varietas unggul yang sudah ada.

Menurut Allard (1960), tujuan pemuliaan tanaman secara umum dapat dirinci menjadi lima yaitu:

1.      Merakit jenis baru yang berdaya hasil tinggi

2.      Mengembangkan varietas yang lebih baik untuk lahan pertanian baru (seperti lahan marginal)

3.  Mengembangkan varietas baru yang tahan terhadap hama dan penyakit.

4.  Perbaikan kharakter agronomik dan hortikulturik tanaman.

5.  Peningkatan kualitas hasil tanaman.

Sumbangan pemuliaan tanaman terhadap kemajuan pertanian, antara lain:

1.      Peningkatan produktivitas

Dengan diciptaknya varietas genjah dan berdaya hasil tinggi, maka produktivitas pertanian dapat ditingkatkan perkesatuan luas (ha) dan perkesatuan waktu (tahun).

2.      Perluasan daerah produksi.

Dengan merubah sifat tertentu tanaman, maka daerah produksinya dapat diperluas, seperti: pada lahan marginal.

3.      Penggunaan varietas hibrida (hybrid vigor).

Dengan diketemukannya varietas hibrida produksi pertanian dapat ditingkatkan, seperti pada tanaman pangan (terutama jagung), hortikultura (cabai besar, tomat, melon, semangka)

4.      Tahan terhadap hama dan penyakit

Varietas unggul baru yang dihasilkan diharapkan toleran/ tahan terhadap hama dan penyakit, seperti diketemukannya tanaman padi varietas IR-36, IR-64, IR-66, IR-72 toleran terhadap hama wereng dan penyakit virus.

5.      Peningkatan kualitas.

Varietas unggul yang dihasilkan diharapkan memiliki kualitas hasil tinggi, untuk dapat memenuhi kebutuhan industri dan masyarakat yang makin maju. Misalnya varietas semangka (tanpa biji, rasa manis, warna daging buah menarik), durian bangkok varietas Cane dan Montong (daging buah tebal, aroma tidak terlalu tajam, rasa anak dan manis).

6.      Kesesuaian terhadap mesin pemanenan

Varietas-varietas yang dihasilkan sebaiknya berbatang pendek, sehingga sesuai dengan mesin pemanenan.

7.      Menggalakkan teknologi pertanian modern.

Dengan diketemukannya varietas berdaya hasil tinggi, maka akan merubah dari pertanian tradisional ke pertanian moderen.

  

Referensi:

Allard, R.W. 1960. Principles of Plant Breeding. JohnWilley & Sons Inc. New York, London, Sydney.

Crowder, L.V. 1981. Pemuliaan Tanaman. Fakultas Pertanian UGM.

Knight, R. 1994. Plant Breeding Vol. I. Agriculture-Short Course, Universitas Mataram. Lombok. Indonesia Australia, Eastern Universities Project.

Mangoendijdojo, W. 2003. Dasar-Dasar Pemuliaan Tanaman. Penerbit Kanisius (Anggota IKAPI), Yogyakarta. 182 h.

Welsh, J.R. 1991. Dasar-dasar Genetika dan Pemuliaan Tanaman. Alih bahasa J.P. Mogea. Penerbit Erlangga. Jakarta