Makalah Biologi Tentang Kastrasi dan Hibridisasi

Makalah Biologi Tentang Kastrasi dan Hibridisasi

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Persilangan merupakan salah satu teknik untuk memperbanyak variasi/keragaman genetik dari suatu populasi tanaman.keragaman genetic tentu sangat penting sebagai salah satu upaya untuk mempermudah seleksi yang akan dilakukan oleh para pemulia tanaman. ketika persilangan dilakukan maka terjadi segregasi pada gamet tetua jantan dan betina. tanaman menyerbuk sendiri (autogami) yang memiliki bunga sempurna (hermaprhodit/banci) karena putik dan benangsari terletak dalam satu bunga.

Dalam dunia pertanian dan dalam sub ilmu pemuliaan tanaman khususnya ada yang di namakan dengan kastrasi dan hibridisasi tanaman, Kastrasi dan hibridisasi adalah teknik yang digunakan oleh para pemulia ( orang yang berusaha untuk memperbanyak tanaman dalam lingkup pemuliaan tanaman ) untuk meningkatkan produktifitas dari tanaman yang dimuliakan, kastrasi ini adalah proses untuk menghilangkan kelamin jantan dari suatu bunga, untung saja hanya bunga, tidak terbayangkan kalau hal ini  terjadi pada manusia.Yang mempunyai tujuan untuk memperoleh organisme dengan sifat-sifat yang diinginkan dan dapat berfariasi jenisnya. Pada peristiwa hibridisasi akan memperoleh kombinasi genetikyang diperoleh melalui persilangan dua atau lebih tetua yang berbeda genotipnya. Emaskulasi atau sering disebut kastrasi merupakan pengambilan tepung sari pada kelamin jantan agar tidak terjadi penyerbukan sendiri.

Dalam proses pengam,bilan tepung sari tersebut dilakukan pada saat sebelum kepala putik masak agar lebih menjaga dan memperkecil kemungkinan terjadinya penyerbukan. Banyak kita jumpai percobaan persilangan dalam kajian ilmu genétika menghasilkan keturunan yang tidak sesuai dengan Hukum Mendel. Pemuliaan tanaman yang dikembangbiakan secara vegetatif dapat ditempuh melalui hibridisasi. Oleh karena kita perlu membuat variasi, maka dilakukan . Dengan jalan ini akan diperoleh sumber variabilitas atau klon-klon baru yang sangat luas variabilitasnya dan menjadi sumber penyeleksian klon baru. Berbeda dengan tanaman yang menyerbuk sendiri, dalam tanaman yang diperbanyak dengan jalan aseksual karena sifatnya heterozigot maka segregasi terjadi pada F1.Untuk itu, praktikum ini dilakukan agar mengetahui tentang kastrasi dan hibridisasi.

1.2 Tujuan

1. Kastrasi untuk mencegah terjadinya penyerbukan sendiri (self fertilization)

2. Hibridisasi untuk mengawinkan dua jenis tanaman yang mempunyai sifat-sifat berbeda dan hendak menyatukan dalan satu tanaman.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Setiap individu memiliki variasi dalam sifat-sifatkecepatan pertumbuhanpembungaan dan kemampuan reproduksiresistensi kualitas dan bentuk batang, dllDalam perkawinan silang antara induk jantan dan induk betina, akan terjadi penggabungan sifat antara keduanya.Penelitian reproduksi biologi tanaman hutan saat ini telah mencapai tingkatan di mana penyerbukan terkendali dan seleksi sifat-sifat unggul dapat diaplikasikan untuk meningkatkan kualitas spesies.Perkembangan teknik persilangan yang efektif, karena itu sangat ditentukan oleh pengetahuan mengenai sistem breeding dari spesies dimaksud. Penyerbukan silang buatan dimaksudkan untuk menggabungkan sifat-sifat baik yang dimiliki oleh induk jantan dan induk betina, dengan harapan akan diperoleh keturunan yang memiliki gabungan dari sifat-sifat baik tersebut.Alasan lain dilakukannya penyerbukan silang buatan : Tanaman berkelamin satu (unisexualis) atau berumah dua (dioecious)Tanaman bersifat dikogami atau herkogamiSerbuk sari sterilSelfing terus menerus akan mengakibatkan degenerasiAdanya mekanisme self incompatible.

Teknik Penyerbukan Silang Buatan

1. Persiapan – Pengamatan bunga : pembungaan, benang sari, putik. Mengumpulkan informasi mengenai : asal usul dan sifat tanaman, waktu penyerbukan yang baik Pemilihan induk jantan dan betinaPemilihan bunga-bunga yang akan disilangkan.

2. Isolasi kuncup terpilih

3. Kastrasi/emaskulasi

Membuang semua benang sari dari sebuah kuncup bunga yang akan dijadikan induk betina dalam penyerbukan silang

Dimaksudkan untuk menghindarkan penyerbukan sendiriDilakukan sebelum bunga mekar (putik dan benang sari belum masak)

4. Pengumpulan dan penyimpanan serbuk sari.Hal-hal yang harus diperhatikan :Serbuk sari tidak dapat disimpan terlalu lama pada kelembaban relatif tinggi, Makin tua umur serbuk sari, makin rendah kemampuan kecambahnya untuk membentuk tabung serbuk sari, Serbuk sari membutuhkan penyimpanan dengan kelembaban rendah (10-50%) dan suhu rendah (2-8ºC). Biasanya serbuk sari disimpan dalam desiccator yang diisi CaCl2 atau H2SO4 dengan konsentrasi tertentu.

5. Melakukan penyerbukan silang. Pada bunga hermafrodit, kastrasi harus dilakukan.Pada tanaman yang hanya menghasilkan bunga betina (femineus), putik dapat langsung diserbuki (tanpa kastrasi terlebih dahulu) saat bunga mekar.Waktu terbaik untuk melakukan penyerbukan adalah pada saat tanaman berbunga lebat.Suhu yang baik untuk melakukan penyerbukan adalah 20-25 ºC.Hindarkan kompetisi nutrisi antar putik yang diserbuki (Dalam satu cabang, sebaiknya jumlah putik yang diserbuki tidak terlalu banyak).Kepala putik harus sudah mencapai masa reseptif, dan serbuk sari sudah benar-benar masak.Materi Penyerbukan dan Pembuahan pada Bunga ini merupakan materi yang patut diperhatikan dan dipelajari dikarenakan tanpa penyerbukan dan pembuahan tidak akan ada regenerasi dari suatu makhluk hidup (Zulfikar, 2009).

Dari hasil pengamatan, polen (tepung sari) dari bunga jantan biasanya mulai ”terlepas” dan siap untuk digunakan sekitar pukul 9 hingga pukul 11. Bila terlalu pagi, polen masih menempel pada kepala sari dan akan sulit untuk melakukan polinasi. Sementara itu kepala putik juga mulai siap untuk diserbuki sejak pukul 8 pagi hingga siang hari.Kepala putik yang belum diserbuki dapat bertahan hingga 2 –3 hari sebelum akhirnya mulai layu dan kering (Hartati dan Sudarmio, 2007).

Kastrasi memberikan beberapa keuntungan antaralain. Merangsang pertumbuhan vegetative dan menghemat penggunaan pertumbuhan vegetative dan menghemat musim kering panjang, tanaman menjadi bersih sehingga terhindar dari serangan hama,kastrasi yang diikuti dengan penyerbukan bantuan (assisted pollination) pada panen pertama akan menghasilkan tandan yang sempurna dan lebih berat sekaligus meingkatkan kapasitas panen (Sunarko, 2007).Kastrasi adalah proses membuka mahkota bunga dan membuang serbuk sarinya sebelum terjadi penyerbukan sendiri. Kastrasi dilakukan sehari sebelum penyerbukan Malai yang baik untuk disilangkan adalah yang berumur 15 hari setelah inisiasi pembungaan atau sudah ada bunga yang mekar antara 5-10 bunga.Kastrasi dilakukan dua tahap.Tahap pertama yaitu pembuangan bunga mekar. Pada tetua betina dipilih malai bunga yang tumbuh normal, sehat, dan tidak terkena hama penyakit. Sepertiga malai sekunder mulai dari pangkal malai primer dibuang atau dipotong karena bagian ini lebih didominasi oleh bunga jantan (Ihsan dan Sukarmin, 2008).

Dengan breeding (hibridisasi) diharapkan bisa terbentuk suatu jenis tanaman yang mempunyai kromosom yang poluploid, yakni susunan kromosom tanaman yang mempunyai sifat ganda dan lebih dari susunan kromosomnya asalnya. Hal ini dapat menciptakan suatu jenis seraatau spesies baru yang dapat meningkatkan produksi, tahan terhadap serangan hama dan penyakit, umur pendek, dan sebagainya. Orang yang pertama kali mengetahui adanya kenaikan daya hasil generasi dari persilangan galur-galur pada jagung adalah Shull pada tahun 1909 dan cara – cara yang disarankan masih tetap dipakai hingga sekarang (Warisno, 1998). Tepung sari dikumpulkan dengan dua cara, yaitu: mengambil kotak sari yang belum pecah dengan pinset, dikumpulkna pada suatu tempat (petridish), kemudian digerus sampai halus dan diberi air steril. Setelah itu, tepung sari siap digunakan untuk persilangan dengan cara mengoleskan gerusan tersebut ke bungan betina yang sudah dipilih dan masih reseptif. Kedua, tepung sari ditampung dalam botol kecil berdiameter 1,50 cm dan panjang 6 cm. Botol digantungkan atau dikaitkan pada tangaki batang atau tangkai tandan dengan menggunakan perekat, kemudian bagian ujung botol ditutup dengan alumunium foil. Keesokan harinya botol tersebut dikumpulkan. Sebelum dikumpulkan, botol-botol tersebut diketuk-ketuk dengan jari telunjuk agar tepung sari berjatuhan ke dalam botol. Tepung sari yang sudah tertampung siap digunakan sebagai bahan untuk persilangan dengan menambahkan air+2ml. Kemudian diaduk dengan kuas dan dioleskan ke tandan bunga betina yang sudah dipilih (Lukman, 2002).

III. METODOLOGI

3.1Tempat dan Waktu

Praktikum dilaksanakan pada hari rabu pukul 13.30 WIB, bertempat di laboratorium Teknologi benih, Jurusan Budidaya Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Jember.

3.2 Alat dan Bahan

3.2.1 Tanaman Penyerbuk Silang

3.2.1.1  Alat

1. Alat tulis

2. Kertas HVS

3.2.1.2 Bahan

1. Varietas jagung dengan karakter yang bias dibedakan secara jelas (hanya morfologinya saja)

2. Ear tube

3. Pollen bag

4. Kartu identitas

a. nama penyilang

b. jenis tanaman yang disilangkan (jantan/betina)

c. tanggal persilangan

5. Penanda

3.2.2 Tanaman Penyerbukan Sendiri

3.2.2.1 Alat

1. Pembesar (Lup)

2. Pinset berujung runcing

3.2.2 Bahan

1. 2 varietas padi yang dapat dibedakan

2. Penanda / identitas / etiket :

a. Nama penyilang

b. Jenis tanaman yang disilangkan

c. Tanggal persilangan.

3.3 Cara kerja

3.3.1 Tanaman Penyerbukan Silang

1. Menutup tongkol yang baru muncul dengan ear tube, ditunggu sampai siap diserbuki ( jika rambut jagung sudah muncul 2 cm).

2. Menutup bunga jantan (malai) dengan pollen bag pada jam 08.00 – 09.00 (sudah hilang embunnya). Memotong tangkai malai pada jam 14.00-15.00, dan digoyang –goyangkan sehingga serbuk sari terkumpul, siap diserbuki kebunga betina yang sudah matang.

3. Tonggkol yang sudah diserbuki diberi penanda dan ditutup dengan pollen bag.

4. Hasil kastrasi dan hibridasi (persilangan buatan) ini diamati setelah terbentuknya biji.

3.3.2 Tanaman Penyerbukan Sendiri

1. Ditanam 2 varietas padi yang memiliki perbedaan yang cukup mencolok (warna bunga).

2. Menunggu sampai tanaman berbunga. Jika ada perbedaan waktu bunga, diusahakan penjadwalan tanam yang sesuai sehingga kemunculan bung dapat serempak.

3. Cara pengebirian bunga :

a. Memilih bunga yang masih kuncup, dipegang antara telunjuk dan ibu jari tangan.

b. Membuang daun kelopakbunga tadi dengan pinsetsehingga terlihat mahkota bunga yang membungkus bakal buah.

c. Mencabut mahkota bunga menggunakan pinset.

d. Kepala sari dibuang sampai bersih dengan menggunakan pinset, sehingga hanya tinggal kepala putik.

4. Cara menyilangkan :

a. Dari tanaman induk jantan diambil yang telah mekar dan masih segar.

b. Mahkota bunga yang menyelubungi alat jantan dibuka dengan pinset, kemudian bunga jantan diambil.

1. Pada waktu bunga masih kuncup, kepala sari lebih rendah daripada putik.

2. Bunga hampir mekar, kepala sari sama tinggi dan menempel pada kepala putik.

c. Mengoleskan tepung sari tersebut pada kepala putik yang telah dikebiri.

5. Bunga yang telah disilangkan diberi etiket, agar kelak polong dapat dikenali dengan mudah.

6. Melakukan penyilangan ini pada pagi hari sebelum matahari terbit (± pukul 05.00).

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengamatan

4.2 Pembahasan

Saat yang paling baik untuk melakukan persilangan buatan atau hibridisasi adalah saat bunga telah mekar ½ sampai ¾ bagian dan kepala putik berwarna putih. Pada saat itu, bungan jantan (benang sari) pada tandan tersebut belum masak atau pecah. Hal ini juga dipengarui oleh morfologi dari masing-masing bungan yang akan disilangkan. Keberhasilan persilangan ini karena dipengaruhi oleh dua factor yaitu; suhu dan cahaya. Pada suhu udara yang dingin, suaca gelap atau musim hujan, saat berbungan akan terhambat. Suhu yang panas, cuaca cerah, dan musim kemarau akan mempercepat pembungaan. Hal ini yang menyebabkan atau alas an mengapa hibridisasi dilakukan pada siang hari. Suhu dan cahaya ketika siang hari terletak pada puncaknya. Cahaya matahari tepat berada di atas atau kedudukannya hamper vertical sebesar 180^o sehingga suhu permukaan bumi juga akan naik. Dengan demikian akan mempengaruhi kemasakan dari bunga yang akan disilangkan. Jika hibridisasi dilakukan pada pagi hari atau siang hari kemungkinan bunga yang disilangkan belum mengalami masak penuh, sehingga proses persilangan tidak akan berhasil. Peningkatan suhu dan kelembapan akan membuat percepatan pemasakan tepung sari. Hal tersebut yang menyebabkan perbedaan perlakuakn kastrasi dan penyilangan tanaman.

Pada saat praktikum yang telah dilaksanakan, perlakuan dilakukan kemampuan yang dilakukan pada bunga tanaman yang berasal dari jenis tanaman monokotil dan dikotil seperti jagung, cabe tembakau dan juga tomat. Pada bunga tanaman jagung, bunga ini menyerbuk secara silang karena posisi panjang benang sari yang berjauhan dengan putiknya. Oleh karena itu penyerbukan kemungkinan terjadi pada bunga tetangga karena angin. Unga tersebut memiliki tempat benang sari dan putik yang berbeda. Warna biji berwarna putih kuning. ongkol yang terdapat di ketiak daun pokok matang mengandungi biji benih jagung. Biji atau kernel mengandungi tiga bahagian iaitu perikarpa, endosperma dan embrio. Pembungaannya umumnya dibantu oleh angin. Dalam segi biologi bunga tanaman jagung memiliki karakteristik yang khas, tanaman jagung memiliki struktur bunga yang berbeda, bunga jantan umumnya masak terlebih dahulu dengan beberapa kumpulan kantong-kantong benang sari yang menutupinya. Benang sari tersebut memiliki tiga kantong yang dapat menyimpan benang sari. Bunga pada tumbuhan biasanya digunakan untuk alat perkembangbiakkan pada tumbuhan,demikian juga dengan jagung , jagung memilikki dua jenis bunga (jantan dan betina) yang terpisah (diklin) dalam satu tanaman (monoecious).

Bunga betinanya merupakan bunga majemuk tidak terbatas (inflorescentia racemosa) dan bunganya melekat langsung pada ibu tangkainya.Bentuknya berupa tongkol (spadix),seperti bulir,tetapi ibu tangkainya besar,tebal dan sering kali berdaging.Biasanya tongkolnya terbungkus oleh semacam pelepah dengan rambut.Tongkol tumbuh dari buku,diantara batang dan pelepah daun.Rambut ini sebenarnya adalah putik bunga jagung yang memanjang menyerupai rambut. Pada umumnya, satu tanaman hanya dapat menghasilkan satu tongkol produktif meskipun memiliki sejumlah bunga betina. Beberapa varietas unggul dapat menghasilkan lebih dari satu tongkol produktif, dan disebut sebagai varietas prolifik

Bunga jantannya juga merupakan bunga majemuk tidak berbatas  (inflorescentia racemosa) dan bunganya tidak melekat langsung pada ibu tangakainya.Bentuk bunganya berupa bulir majemuk dan berbentuk seperti karangan bunga (inflorescence).Serbuk sari berwarna kuning dan berbau khas. Bunga jantan jagung cenderung siap untuk penyerbukan 2-5 hari lebih dini daripada bunga betinanya (protandri). Tanaman jagung memilikki cara penyerbukkan anemofili, penyerbukkan dengan perantara angin. Hal ini sesuai dengan bentuk bunga dari jagung itu sendiri.

Pada tanaman monokotil lainnya seperti cabe, memiliki ciri-ciri morfologi buah berwarna merah, buah tomat memiliki kandungan beta karoten (baik untuk kecantikan kulit), vitamin C, dan mineral serta kalium. Bunga tomat merupakan bunga sempurna karena benang sari atau tepung sari dan kepala putik atau kepala benang sari terbentuk pada bunga yang sama. Bentuk buah tomat bervariasi, tergantung varietasnya ada yang berbentuk bulat, agak bulat, agak lonjong dan bulat telur (oval). Ukuran buahnya juga bervariasi, yang paling kecil memiliki berat 8 gram dan yang besar memiliki berat 180 gram. Buah yang masih muda berwama hijau muda, bila telah matang menjadi merah.

Bunga tomat bentuknya sangat kecil, hal ini tampak pada kelopak bunga tersebut, mampu melebar pada saat telah terjadi penyilangan. Hal ini juga memperlihatkan bahwa bunga tersebut mampu untuk menggembung. Dan berubah berwarna merah pada akhir pembentukan buah. tanaman ini merupakan tanaman berbunga lengkap,benang sari nya berwarna kuning dan putiknya berwarna hijau.

Cabai merupakan tanaman yang memiliki bunga tunggal (soliter) yang berbentuk bintang. Bunga tumbuh menunduk pada ketiak daun. Dan penyerbukan terjadi dengan penyerbukan sendiri. Putik dan benang sari terkumpul menjadi satu bunga. Perlakuan penyerbukan dengan bunga lain kemungkinan memiliki keberhasilan sebesar 56%. Bunga cabai merupakan bunga yang nantinya akan tumbuh menjadi buah tanaman tersebut. Bunga cabai tidak memiliki mahkota bunga saat buah terbentuk, mahkota buah telah luruh. Benang sari berwarna hijau dengan jumlah 5 buah dan putiknya berwarna putih , dan hanya terdapat 1 putik saja dalam 1 bunga.

Pada tanaman tembakau. benang sari yang terdapat pada bunga dan berwarna putih bergaris merah dengan jumlah empat buah, sedangkan putiknya berjumlah hanya satu dan berwarna hijau. Tanaman allogame merupakan tanaman yang dapat melakukan penyerbukan sendiri. Proporsi gen dan genotip mesti lebih dahulu diketahui sebelum melaksanakan seleksi terhadap suatu populasi. Secara umum proporsi atau frekuensi gen yang diinginkan relatif kecil dan biasanya dinyatakan dengan simbol p, sedangkan frekuensi gen yang tidak diinginkan disimbolkan dengan q. Frekuensi gen ini biasanya dinyatakan dalam bentuk desimal dan jumlahnya sama dengan satu. Frekuensi gen dapat ditentukan dari frekuensi genotip yang terbentuk hasil kawin silang secara acak (random mating) tanaman-tanaman yang mengandung gen tersebut . Pada dasarnya tanaman penyerbuk silang adalah heterozigot dan heterogenus. Satu individu dan individu lainnya genetis berbeda. Karena keragaman genetis yang umumnya cukup besar dibanding dengan tanaman penyerbuk sendiri dalam menentukan kriteria seleksi diutamakan pada sifat ekonomis yang terpenting dulu, tanpa dicampur aduk dengan sifat-sifat lain. Contoh tanaman yang melakukan penyerbukan silang antaralain, Salak (Salacca zalacca), pepaya (Carica papaya), jagung (Zea mays ssp. Mays), nanas (Ananas comosus), dan Kedondong (Spondias dulcis Forst.)

Penyerbukan sendiri (autogami), terjadi apabila serbuk sari yang jatuh ke kepala putik berasal dari benang sari bunga itu sendiri dengan kata lain, penyerbukan yang terjadi antara tepung sari dari bunga pada satu tanaman dan putik dari tanaman yang sama. Contoh tanaman yang melakukan penyerbukan sendiri antaralain, alpukat (Persea Americana), padi (Oryza sativa), rambutan (Nephelium lappaceum), mangga (Mangifera indica), dan kedelai (Glycine max).

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari pembahasan di atas, dapat diambil beberapa kesimpulan antaralain.

1. Tanaman allogame dan autogame memiliki karakteristik yang berbeda.
2. Pelaksanaan dalam melakukan kastrasi dan hibridisasi dipengaruhi oleh suhu dan cahaya serta waktu kemasakan dari benang sari bunga tersebut.
3. Struktur dan biologi bunga yang digolongkan melakukan penyerbukan sendiri maupun penyerbukan silang memiliki komponen berbeda.

5.2 Saran

Sebaiknnya selama pelaksanaan praktikum sebaiknya menggunakan simulasi penyilangan menggunakan media elektronik agar mahasiwa dapat lebih memahami.

DAFTAR PUSTAKA

Hartati, sri dan sudarmo, hadi. 2007.  Melakukan Persilangan pada Tanaman Jarak Pagar.Info teknologi jarak pagar, 2 (10): 37-40.

Ihsan, farihul dan sukarmin. 2008. Teknik persilangan mangga (mangifera indica) untuk perakitan varietas unggul baru. Buletin Teknik Pertanian, 13 (1): 33-36.

Lukman, wawan. 2002. Teknik kastrasi pada persilangan buatan tanaman lada secara konvensional. Buletin teknik pertanian, 7 (2) : 62-64.

Sunarko. 2007. Petunjuk Praktis Budi Daya Dan Pengolahan Kelapa Sawit, Agromedia Pustaka. Jakarta.

Warisno.1998. Jagung Hibrida. Kanisius.Yogyakarta.