Info Pertanian Online - Padi merupakan bahan makanan pokok bagi sekitar setengah penduduk dunia. Di Indonesia padi merupakan makanan pokok utama, disusul jagung dan ketela pohon.Sekitar 90% produksi dan konsumsi padi berada di Asia.
Peningkatan produksi padi tetap merupakan tantangan utama di masa depan. Pada tahun 2025 kebutuhan padi nasional diprediksikan meningkat dengan adanya pertambahan penduduk.Hal ini bertolak belakang dengan produksi padi yang dihasilkan per tahunnya yang semakin menurun dikarenakan sulitnya membuka lahan pertanian yang baru,serta dinamika nasional dan global yang kompleks.Tanpa upaya yang serius, permasalahan tersebut tidak akan teratasi.Salah satu upaya untuk menyelesaikan permasalan tersebut adalah dengan pemuliaan tanaman.
Pemuliaan tanaman merupakan suatu metode yang secara sistematik merakit keragaman genetik mennjadi suatu bentuk yang bermanfaat bagi kehidupan manusia.Dalam pemuliaan tanaman berperan ilmu (science) dan seni (art) yang ada pada diri pemulia dalam melakukan pemuliaan tanaman.
Varietas unggul sebagai hasil kegiatan pemuliaan tanaman merupakan salah satu teknologi kunci dalam peningkatan hasil padi.Peningkatan produksi padi didominasi peranan peningkatan produktivitas (teknologi).Sementara itu dalam teknologi,peran varietas bersama pupuk dan air terhadap peningkatan produktivitas padi.
Tinjauan sejarah dan perspektif kedepan pemuliaan padi sawah khususnya di Indonesia, diharapkan dapat mengungkap dinamika dan perannya dalam penyediaan pangan di Indonesia dulu, kini, dan esok.
Upaya perakitan varietas padi di Indonesia ditujukan untuk menciptakan varietas yang berdaya hasil tinggi dan sesuai dengan kondisi ekosistem, sosial, budaya, serta preferensi masyarakat. Sejalan dengan berkembangnya kondisi sosial ekonomi masyarakat, varietas yang dirakit pun terus berkembang.
Padi hibrida merupakan salah satu hasil pemulian tanaman padi yang diciptakan dengan rekayasa genetika untuk meningkatkan produksivitas padi baik kualitas dan kuantitasnya.
Persilangan padi di Indonesia dimulai pada tahun 1920-an, dengan memanfaatkan gene pool yang dibangun melalui introduksi tanaman. Sampai dengan tahun 1960-an, pemuliaan padi diarahkan pada lahan dengan pemupukan yang rendah, atau tanaman kurang responsif terhadap pemupukan (Harahap,1972).
Pengembangan varietas banyak diarahkan untuk meningkatkan daya adaptasi dan toleransi terhadap cekaman biotik maupun abiotik pada agroekosistem yang dihadapi, sehingga mampu menciptakan stabilitas hasil tanaman yang baik (Khus et al., 1990)..
Ada beberapa teknologi yang dikembangkan untuk mengatasi sulitnya meningkatkan potensi hasil tanaman padi, dianaranya adalah perakitan padi hibrida dan padi tipe baru. Rekayasa Genetika dengan memanfaatkan bioteknologi modern pun turut dimanfaatkan misalnya dalam peningkatan ketahanan terhadap hama/penyakit serta peningkatan mutu rasa dan nilai gizi beras (Wu, et al., 2002).
Rekayasa genetik pada tanaman padi telah banyak dan dilakukan dan telah berhasil dirakit beberapa varietas padi transgenik. Upaya yang telah dilakukan mislnya untuk memasukkan gen ketahanan terhadap bakteri, fungi, serangga, serta perbaikan kualitas nutrisi tanaman.Ketahanan terhadap bakteri Xanthomonas oryzae dirakit dengan memanfaatkan gen Xa yang berasal dari spesies Oryza longistaminata. Padi transgenik yang telah ada antara lain adalah Bt rice yang tahan terhadap hama penggerek batang, Golden rice yang merupakan padi transgenik dengan kandungan beta karoten (provitamin A) yang tinggi, varietas dengan kandungan Fe pada beras yang tinggi, serta upaya memodifikikasi fotosintesis dari C3 menjadi C4. Kegiatan besar yang saat ini tengah dilakukan adalah pemetaan genetik genom padi secara molekuler (Matsuoke, et al., 2000).
Penemuan DNA memungkinkan dilakukannya identifikasi, isolasi dan modifikasi gen. Karena setiap makhluk hidup pada dasarnya memiliki struktur DNA yang sama, maka Gen yang pada dasarnya merupakan segmen DNA dari spesies manapun, dari hewan, bakteri, maupun tumbuhan dapat disisipkan pada segmen DNA tanaman. Proses tersebut dinamakan transformasi gen dan tanaman yang telah dimasuki gen asing disebut dengan tanaman transgenik (Matsuoke, et al., 2000).
Padi hibrida merupakan salah satu terobosan untuk mengatasi terjadinya stagnasi peningkatan potensi hasil varietas-varietas tipe sebelumnya. Kunci kemampuan hibrida untuk memecahkan kemandekan peningkatan potensi hasil adalah potensi heterosisnya (hybrid vigor), yaitu superioritas F1 hibrida atas tetuanya (Virmani et al., 1997).
Varietas padi hibrida diharapkan memiliki karakteristik daya hasil lebih tinggi daripada varietas yang umum ditanam petani saat ini. Selain keunggulan potensi hasil tersebut, padi hibrida harus disertai dengan berbagai sifat unggul yang terdapat pada varietas pembanding yang saat ini umum ditanam petani (Virmani,1994)
Penemuan DNA memungkinkan dilakukannya identifikasi, isolasi dan modifikasi gen. Karena setiap makhluk hidup pada dasarnya memiliki struktur DNA yang sama, maka Gen yang pada dasarnya merupakan segmen DNA dari spesies manapun, dari hewan, bakteri, maupun tumbuhan dapat disisipkan pada segmen DNA tanaman. Proses tersebut dinamakan transformasi gen dan tanaman yang telah dimasuki gen asing disebut dengan tanaman transgenik.
Rekayasa genetik pada tanaman padi telah banyak dan dilakukan dan telah berhasil dirakit beberapa varietas padi transgenik. Upaya yang telah dilakukan mislnya untuk memasukkan gen ketahanan terhadap bakteri, fungi, serangga, serta perbaikan kualitas nutrisi tanaman.Ketahanan terhadap bakteri Xanthomonas oryzae dirakit dengan memanfaatkan gen Xa yang berasal dari spesies Oryza longistamina. Padi transgenik yang telah ada antara lain adalah Bt rice yang tahan terhadap hama penggerek batang, Golden rice yang merupakan padi transgenik dengan kandungan beta karoten (provitamin A) yang tinggi, varietas dengan kandungan Fe pada beras yang tinggi, serta upaya memodifikikasi fotosintesis dari C3 menjadi C4. Kegiatan besar yang saat ini tengah dilakukan adalah pemetaan genetik genom padi secara molekuler
Perakitan Padi Hibrida
Padi hibrida merupakan salah satu terobosan untuk mengatasi terjadinya stagnasi peningkatan potensi hasil varietas-varietas tipe sebelumnya. Kunci kemampuan hibrida untuk memecahkan kemandekan peningkatan potensi hasil adalah potensi heterosisnya (hybrid vigor), yaitu superioritas F1 hibrida atas tetuanya.
Pengembangan padi hibrida diawali dengan penemuan CMS (cytoplasmic male sterile) dan paket teknologi produksi benih padi hibrida. Teknologi padi hibrida dalam hal ini memerlukan pemanfaatan tiga galur, yaitu CMS, Restorer, dan Maintainer, sehingga biasa disebut dengan teknik tiga galur Selanjutnya berkembang teknik hibrida dua galur yang memanfaatkan galur EGMS = Environment Genic Male Sterility. Galur EGMS dapat menjadi steril pada kondisi tertentu sehingga digunakan sebagai mandul jantan, tetapi dapat menjadi fertil pada kondisi yang lain sehingga digunakan untuk memperbanyak galur EGMS tersebut. Satu galur yang lain adalah tetua jantan.
Teknik tiga galur memerlukan dukungan komponen-komponen berikut :
- Galur mandul jantan (CMS = galur A) yang 100% mandul dan stabil kemandulannya
- Galur pemulih kesuburan (restorer = galur R) yang tinggi daya pemulihan kesuburannya, serta daya gabung khususnya, sehingga nilai heterosis tinggi
- Galur pelestari kemandulan tepung sari (galur B) yang murni
Varietas padi hibrida diharapkan memiliki karakteristik daya hasil lebih tinggi daripada varietas yang umum ditanam petani saat ini. Selain keunggulan potensi hasil tersebut, padi hibrida harus disertai dengan berbagai sifat unggul yang terdapat pada varietas pembanding yang saat ini umum ditanam petani.
Padi hibrida yang dihasilkan saat ini banyak memiliki latar belakang genetik galur-galur yang berasal dari IRRI. Namun demikian, pemanfaatan galur-galur yang beradaptasi baik di Indonesia mulai dilaksanakan, sehingga pada masa datang diharapkan hibrida yang dihasilkan sudah beradaptasi terhadap kondisi agroekosistem di Indonesia.
Perakitan dan pengujian padi hibrida yang dilaksanakan di Indonesia telah menghasilkan tiga kombinasi hibrida harapan yang telah diuji multi lokasi. Saat ini telah berhasil dilepas dua varietas hibrida, yaitu Maro dan Rokan. Walaupun demikian, pengembangan padi hibrida saat ini masih menghadapi beberapa kendala seperti :
- Standart heterosis yang tidak stabil pada lingkungan yang berbeda
- Produksi benih hibrida yang masih rendah, karena tidak sinkronnya pembungaan galur CMS dengan restorer (R) dan maintainer (B). Namun demikian, pada penelitian terakhir di lapangan dilaporkan bahwa sinkronisasi pembungaan antara galur CMS dan Restorer cukup baik dan tidak ada interaksi yang nyata antara galur dengan lingkungan.
- Galur-galur CMS sangat peka terhadap hama dan penyakit daerah tropis. Namun demikian, dengan pemanfaatan Restorer yang tahan kelemahan tersebut diharapkan dapat tertutupi.
Perakitan Padi Tipe Baru
Sejak varietas IR8 yang sangat respon terhadap pemupukan tersebar luas di berbagai negara, revolusi hijau dimulai dan produksi padi meningkat luar biasa. Namun, sejak tahun 1980-an produktivitas padi sawah tidak banyak meningkat, hal itu diduga karena diversitas genetik yang sempit.
Upaya terobosan dilakukan untuk membentuk arsitektur tanaman yang memungkinkan peningkatan produktivitas tanaman. Padi yang akan dibentuk tersebut kemudian dikenal dengan padi tipe baru.IRRI mulai mengembangkan padi tipe baru pada tahun 1989 dan pada tahun 2000 hasil-hasilnya telah didistribusikan ke berbagai negara untuk dikembangkan lebih lanjut.
Landasan pemikiran dalam pembentukan padi “tipe baru” adalah meningkatkan Indeks Panen (IP) dan produksi biomassa tanaman. Indeks panen adalah perbandingan bobot kering gabah dengan total biomassa tanaman. IP varietas padi sebelumnya (semi dwarft) berkisar antara 0,45-0,50. IP tersebut diupayakan untuk ditingkatkan menjadi 0,6. Cara untuk meningkatkan IP tersebut adalah dengan meningkatkan proporsi distribusi fotosintat ke sink daripada ke source yang akan diperoleh dengan cara meningkatkan sink size yang meliputi : peningkatan jumlah gabah per malai dan peningkatan translokasi asimilat ke gabah, serta meningkatkan masa pengisian gabah, antara lain dengan penundaan senescence kanopi, memperpanjang masa pengisian biji, dan peningkatan ketahanan terhadap rebah. Adapun cara untuk meningkatkan biomassa tanaman adalah memodifikasi kanopi sehingga pembentukan kanopi dan penyerapan hara cepat serta mengurangi konsumsi karbon.
Karakteristik arsitektur tanaman yang diperkirakan dapat meningkatkan indeks panen adalah berpotensi hasil tinggi, malai lebat (± 250 butir gabah per malai), jumlah anakan produktif lebih dari 10 buah dengan pertumbuhan yang serempak, tanaman pendek (± 90 cm), bentuk daun lebih efisien, hijau tua, dan senescence lambat, tahan rebah, perakaran vigorous, batang lurus, tegak, besar, dan berwarna hijau gelap, sterilitas gabah rendah, berumur genjah ( 100-130 hari), beradaptasi tinggi pada kondisi musim yang berbeda, indeks panen mencapai 0,6, efektif dalam translokasi fotosintat dari source ke sink (biji), responsif terhadap pemupukan berat, dan tahan terhadap hama dan penyakit.
Kendala dalam program NPT menurut Peng et al, 1998 adalah produksi biomassa yang masih rendah, serta tingkat sterilitas yang masih tinggi, diduga karena populasi awalnya dibuat dengan menyilangkan padi yang berbeda sub spesies (indica x japonica tropic), sehingga terjadi ketidak teraturan meiosis dan tidak samanya distribusi kromosom pada keturunannya.
Upaya pemecahan yang dilakukan antara lain adalah melakukan persilangan sebanyak-banyaknya untuk membentuk populasi dengan memanfatkan tetua tropical japonica dengan sterilitas malai yang rendah, dan melakukan kultur embrio untuk persilangan yang sulit menghasilkan benih.
Populasi dasar padi NPT banyak dibentuk dengan memanfaatkan tetua dari sub spesies Indica dan Japonica tropik sehingga latar belakang genetiknya cukup luas dan diharapkan dapat memecahkan stagnasi yang terjadi pada varietas-varietas yang sudah ada. Hidayat, 2001 melaporkan bahwa IRRI banyak sekali memanfaatkan varietas lokal Indonesia sebagai tetua dalam pembentukan NPT.
Varietas yang dijadikan sebagai donor untuk sifat anakan sedikit antara lain : Gaok, Genjah gempol, dan Genjah wangkal. Varietas-varietas yang dapat membentuk sifat malai lebat antara lain: Djawa, Ketan Gubat, dan Pare Bogor. Sumber gen sifat batang kuat antara lain : Putih Dayen, Gunang, dan Sirah Bareh. Varietas tahan tungro : Bali Ontjer, Gundil Kuning, Jimbrug, dan Umbuk putih. Pada awalnya pembentukan populasi tanaman padi NPT di Indonesia telah digunakan varietas-varietas, IRBB5, Weshang II, Memberamo, Maros, TB154, BP68, IR65600 sebagai tetua persilangan. Kegiatan tersebut telah menghasilkan galur-galur yang sedang diuji daya hasilnya seperti : BP138E-KN-36-2-2, BP364B-MR-33-2-PN-5-1, dan IR66160-121-4-5-3-MR-3-PN-1-2-1-1 (Balai Penelitian Tanaman Padi, 2001). Diharapkan dalam beberapa tahun ke depan salah satu dari galur tersebut dapat dilepas sebagai varietas padi “tipe baru”.
Peranan Pemuliaan bagi kesejahteraan hidup manusia pada Masa Depan
Padi adalah sumber makanan pokok bagi hampir seluruh rakyat Indonesia. Oleh karena itu, padi merupakan komoditi strategis yang dapat memberikan dampak yang serius pada bidang sosial, ekonomi, maupun politik di Indonesia. Sejalan dengan hal tersebut, pengadaan padi nasional harus betul-betul diperhatikan agar tidak terjadi gejolak yang tidak diinginkan.
Penggunaan varietas hibrida dapat memberikan lonjakan peningkatan produktivitas yang memberikan harapan terpenuhinya kebutuhan padi dimasa yang akan datang. Teknologi padi hibrida potensial untuk memenuhi kebutuhan pangan di indonesia.
Padi Tipe Baru (New Plant Type, NPT), juga diharapkan dapat memacu peningkatan produksi padi.Potensi hasil varietas padi tipe baru mencapai 30 – 50% lebih tinggi daripada varietas unggul yang telah ada, pada kondisi lingkungan yang ideal.Keunggulan tersebut dapat ditingkatkan dengan memanfaatkannya sebagai bahan dalam perakitan varietas hibrida.
Varietas hibrida yang dihasilkan diharapkan memiliki produktivitas 15% lebih tinggi daripada NPT asalnya. Keunggulan tersebut memberi harapan bahwa pelandaian peningkatan produktivitas padi dapat teratasi.Upaya pemuliaan tanaman padi telah secara nyata meningkatkan produksi padi. Revolusi hiijau merupakan sumbangan nyata pemuliaan tanaman bagi kesejahteraan umat manusia.
Dalam rekayasa genetik tanaman padi, diterapkan pengujian-pengujian yang sangat ketat, meliputi berbagai hal secara komprehensif dan pada standar periode waktu tertentu. Varietas yang dilepas telah melewati pengujian-pengujian tersebut sehingga diyakini aman bagimanusia dan lingkungan. Khusus produk bahan konsumsi manusia, telah ada protokol pengujian tersendiri yang menjamin kemanan pangan tersebut.
Rekayasa genetik tanaman padi diharapkan dapat mengatasi permasalahan ke depan yang ada. Pemuliaan tanaman diharapkan dapat memberikan peran nyatanya dalam setiap tahap perkembangan peradaban manusia. Setelah green revolution, diharapkan muncul gene revolution yang mampu mengatasi permasalahan pangan ke depan tersebut.
DAFTAR PUSTAKA
Adijono, Suwarno, Yuniati P, E. Lubis, Sudibyo, dan B. Sutaryo. 2000. Pengujian Beberapa Padi Hibrida Harapan di Berbagai Lingkungan Pengujian dalam Upaya Pengembangan Varietas Padi Hibrida. Kumpulan Makalah Hasil Penelitian 1999/2000 Buku II. Balai Penelitian Tanaman Padi. Sukamandi.
Makmur, A., 1985. Pengantar Pemuliaan Tanaman. Bina Aksara. Jakarta. 77 hal.
Soewito, T., Adijono Pa, E. Suparman, Supartopo, P.H. Siwi. 2000. Peningkatan ketahanan varietas padi unggul tahan terhadap wereng coklat. Kumpulan makalah hasil penelitian 1999/2000. Balai Penelitian Tanaman Padi. Sukamandi.
Suwarno. 2000. Orientasi penelitian plasma nutfah dan pemuliaan untuk menyongsong tantangan perpadian masa depan. Apresiasi seminar hasil penelitian tanaman padi. Balai Penelitian Tanaman Padi Sukamandi, 10-11 November 2000.
