Selasa, 27 Oktober 2009

SILANGAN SECARA INVITRO (INVITRO POLLINATION)

SILANGAN SECARA INVITRO (INVITRO POLLINATION)
a. Perkembangan Gametofit Betina
Dalam tumbuhan Angiosperm, gametofit betina di dalam kantong embrio memproduksi inti-inti dalam jumlah terbatas. Jumlah inti dalam gametofit dewasa berjumlah antara 4-16 buah inti, tetapi 80% dari tumbuhan berbunga mempunyai 8 inti. Beberapa tipe gametofit betina yang dikenal, antara lain:
1) Jumlah spora yang berperan dalam pertumbuhan
2) Jumlah pembelahan mitosis setelah pembelahan meiosis dua kali
3) Jumlah total nuklei pada pembelahan sempurna
4) Organisasi seluler dari gametofit masak


Kebanyakan tipe umum gametofit betina adalah delapan nukleat (tipe poligonum):
1) Sel telur bagian terpenting dan menonjol mempunyai struktur yang relatif seragam. Ini berada dalam ujung mikrofil dan diapit oleh dua inti synergid
2) Sinergid tampak berperan aktif dalam pembuatan nutrisi bagi kantong embrio, menarik tabung pollen dan sebagai buffer osmotik untuk melepas isi tabung pollen
3) Sel kutub (sel pusat binukleat) atau sel pusat garam organik berperan sebagai sel induk endosperm setelah fertilisasi
4) Sel antipoda berjumlah tiga bertugas sebagai tempat melakukan metabolisme dan berperan dalam menyuplai nutrisi.
b. Penyerbukan (Polinasi)
Penyerbukan didefinisikan sebagai peristiwa pemindahan atau jatuhnya pollen dari anther pada kepala putik (stigma) baik pada bunga yang sama atau bunga lain yang masih dalam satu spesies. Jika pollen sesuai (compatible), pollen akan berkecambah pada kepala putik dan membentuk sebuah tabung pollen yang akan membawa gamet jantan pada gametofit betina. Suatu senyawa protein tertentu pada awal pembentukan pollen yang disebut Lectin, terdapat di dalan exine dan intine. Lectin berperan penting dalam mekanisme mengenali antara putik-pollen. Namun bila pollen tidak sesui (incompatible), perkecambahan pollen akan terhambat atau pertumbuhan tabung pollen akan tertahan dalam jaringan pemindah. Ketidaksesuaian dapat diwujudkan dalam jaringan baik kepala putik maupun stylus pada berbagai fase sebelum pembuahan (fertilisasi). Karena adanya ketidaksesuaian antara pollen dan stigma maka pekerjaan pemuliaan tanaman adalah mengatasinya agar tetap bisa berlangsung fertilisasi, dengan mengembangkan beberapa metode, antara lain:
1) Polinasi kuncup
2) Polinasi tertunda
3) Polinasi invitro
4) Polinasi intra ovari

Pemanjangan tabung pollen adalah tetap untuk setiap spesies. Ketika butir pollen siap dipencarkan, pollen ini dalam keadaan dormansi dengan kadar air antara 10-15% hampir mirip dengan biji. Pada Gramineae mempunyai umur pollen yang relatif pendek, misalnya pollen Paspalpum akan kehilangan viabilitasnya setelah 30 menit. Kebanyakan pada tanaman berbunga pollen akan mengalami penurunan secara drastis setelah 12 jam mengalami dehiscence. Namun viabilitas pollen dapat diperpanjang dalam keadaan artifisial yaitu bila disimpan pada temperatur dan kelembaban yang rendah.

Pollen akan segera berkecambah setelah beberapa menit dilepas oleh anther, bila ketersediaan dari air, garam anorganik tertentu, termasuk boron dan sumber energi seperti sukrose cukup. Tabung pollen akan masuk ke dalam stigma melalui diantara sel-sel jaringan pemindah di dalam stylus dan akhirnya mencapai ovul. Waktu yang diperlukan pollen untuk mencapai ovul antara 12-24 jam. Waktu yang digunakan untuk proses tersebut setiap spesies tidak sama, seperti pada Taraxacum diperlukan 15 menit sedangkan pada pohon Quercus memerlukan waktu 14 bulan.
c. Pembuahan (Fertilization)
Pada tumbuhan Angiospermae, dua gamet jantan dibawa oleh tabung pollen untuk terjadinya proses fertilisasi. Satu gamet akan melebur dengan inti telur membentuk embrio dan yang lain melebur dengan dua inti kutub membentuk endosperm. Proses ini dikenal sebagai pembuahan ganda. Persilangan sexual suatu cara yang potensial untuk memproduksi tanaman yang superior dengan mengkombinasikan sifat-sifat dalam individu yang berbeda atau spesies atau bahkan genera yang berbeda. Persilangan antar spesies atau takson di atasnya dapat dilakukan dengan salah satu teknik seperti artifisial polinasi dari induk betina dengan pollen dari induk jantan terseleksi.
Tujuan utama program pemuliaan tanaman sampai saat ini adalah untuk meningkatkan hasil (produktivitas) tanaman melalui perbaikan karakter-karakter tanaman dalam kondisi lingkungan pertanaman yang normal maupun cekaman lingkungan. Untuk mencapai tujuan di atas, pemulia menempuh langkah-langkah seleksi populasi, penggabungan karakter yang diinginkan melalui persilangan, perluasan variasi genetik melalui mutasi (bila karakter yang diinginkan tidak ada di alam), atau penyisipan gen untuk memproduksi tanaman transgenik. Langkah-langkah pemuliaan tersebut dapat ditempuh melalui persilangan konvensional maupun modern.

Pemuliaan tanaman secara konvensional telah menghasilkan banyak sekali varietas-varietas unggul, namun juga menghadapi berbagai kendala seperti waktu produksi yang panjang, adanya inkompatibilitas yang sering menyebabkan kegagalan persilangan serta adanya mekanisme dari tanaman sendiri (umumnya pada Angiospermae) untuk mencegah terjadinya self-pollination.

d. Kendala dalam persilangan
Kendala yang sering dihadapi dalam persilangan dalam pemindahan pollen viable dari satu induk ke stigma lain penerima tidak selalu dapat membentuk biji, antara lain disebabkan:
1) Sebelum pembuahan atau sebelum pembentukan zigot (prefertilization atau prezygotic)
a) Incompatibility antara serbuk sari dengan putik sehingga menghambat terjadinya pembuahan
b) Terhambatnya perkecambahan pollen atau tabung pollen gagal mencapai ovul yang disebabkan stylus terlalu panjang atau pertumbuhan tabung pollen yang terlalu pelan sehingga tabung pollen baru mencapai dasar stylus sebelum bengkak (abcises)
c) Tabung pollen pecah di dalam stylus
d) Biochemical incompatibility, yaitu tangkai putik mengeluarkan senyawa kimia tertentu sehingga pollen yang telah berkecambah tadi tidak bisa menembus tangkai putik (stylus) sehingga perkembangan tabung pollen terhenti sampai stylus
e) Pertumbuhan tabung serbuk sari hanya mencapai microphyl.
2) Setelah terjadi pembuahan (post fertilization)
a) Terjadi fusi pada inti-inti gametnya sehingga mencegah pembuahan
b) Pembuahan terjadi tetapi embrio hibrid gagal berkembang hingga masak disebabkan adanya ketidaksesuaian antara embrio-endosperm atau pertumbuhan endosperm sangat miskin
c) Setelah terjadi pembuahan, perkembangan embryo terhambat
d) Tidak terbentuk endosperm yang memadai
e) Biji yang terbentuk terganggu proses penuaannya
f) Biji yang dihasilkan viabilitasnya rendah (menghambat perkecambahan)
Kendala-kendala di atas seringkali menyebabkan kegagalan produksi hibrida. Kendala yang terjadi setelah pembuahan dapat diatasi dengan perkecambahan embrio (embryo culture dan embryo rescue) sedangkan kendala sebelum pembuahan dapat diatasi dengan salah satu teknik kultur jaringan yaitu Invitro pollination atau pembuahan secara invitro
e. Prosedur umum pembuahan invitro

Prosedur pembuahan invitro pada Nicotiana tabaccum adalah sebagai berikut:
1) Pengumpulan pollen
2) Pengujian viabilitas pollen
3) Pembuahan in-vitro, ada dua teknik yaitu:
a) Stigma fertilization
b) Placenta fertilization

1) Pengumpulan/koleksi pollen (serbuk sari)
Tahapan pertumbuhan pollen sangat menentukan keberhasilan pembuahan, oleh karena itu harus dipilih benang sari yang telah berkembang penuh dan siap membuka (sesaat sebelum pollen disebarkan oleh benang sari). Benang sari ini disterilkan lalu didalam laminar air flow pollen tersebut dikumpulkan ke atas gelas mikroskop.

2) Test viabilitas pollen
Viabilitas pollen dapat diukur dengan cara menguji sebagian kecil pollen yang telah dikumpulkan. Caranya adalah mengkulturkan/ mengecambahkan pollen tadi ke dalam media yang mengandung sucrose (10%), boric acid (0,01%), CaCl2.2H2O dan agar (0,75%). Obseervasi dilakukan dibawah mikroskop terhadap perkecambahan pollen.

3) Penyerbukan invitro
Secara terminologi penyerbukan invitro dibedakan menjadi 3 metode, yaitu:
a) Penyerbukan kepala putik (stigma pollination)
Yaitu teknik penyerbukan dengan cara menaburkan serbuk sari langsung ke atas tangkai putik (stylus) dengan cara terlebih dahulu memotong kepala putiknya (stigma). Putik yang tidak memiliki stigma ini terlebih dahulu dikulturkan dalam botol kultur dengan media yang sesuai.
b) Penyerbukan plasenta (placental pollination)
Yaitu teknik penyerbukan dengan cara menaburkan serbuk sari (pollen) langsung ke atas placenta (tali pusat) yang terdapat dalam badan buah (ovule) dengan cara terlebih dahulu memotong badan buah pada pistil sampai ovule sehingga placentanya terlihat, bagian ini dikulturkan dalam botol kultur baru kemudian dilakukan penyerbukan dengan meletakkan pollen langsung di atas placenta.

c) Penyerbukan bakal biji (ovular pollination)

Yaitu penyerbukan secara artifisial dengan cara menaburkan pollen langsung pada bakal biji (ovule) dengan cara mengeluarkan ovule dari ovarium (bakal buah) terlebih dahulu.

Keberhasilan dari teknik polinasi invitro sangat tergantung pada:
1) Eksplan butir pollen dan ovul pada fase perkembangan yang tepat
2) Pemilihan media yang tepat yang dapat memacu perkecambahan tabung pollen dan perkembangan embrio.
Beberapa aspek biologi pembungaan harus dikuasai, seperti:
1) Anthesis
2) Dehiscence anther
3) Polinasi
4) Perkecambahan pollen
5) Pertumbuhan tabung pollen
6) Penetrasi ovul
7) Fertilisasi
8) Perkembangan embrio dan endosperm.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar