√Sitogenetik: Kunci Penting di Bidang Pertanian

sitogenetik penting untuk bidang pertanian

Sitogenetik merupakan cabang ilmu biologi yang menggabungkan studi tentang genetika dan sitologi, yang berfokus pada struktur, fungsi, dan perilaku kromosom dalam sel. Dalam bidang pertanian, sitogenetik memegang peran penting karena memberikan wawasan mendalam tentang mekanisme pewarisan sifat dan pengembangan varietas tanaman unggul yang lebih tahan terhadap berbagai tantangan lingkungan. Dengan perkembangan teknologi, penerapan sitogenetik di bidang pertanian semakin memberikan dampak signifikan dalam mendukung ketahanan pangan global.

Peran Sitogenetik dalam Pertanian

Dalam bidang pertanian, sitogenetik digunakan untuk berbagai tujuan, antara lain:

1. Pemuliaan Tanaman

Sitogenetik membantu pemulia tanaman dalam menciptakan varietas baru dengan sifat unggul, seperti tahan terhadap penyakit, hama, dan kondisi lingkungan ekstrem. Dengan mempelajari kromosom, para ilmuwan dapat memahami kombinasi gen yang menghasilkan sifat-sifat tersebut dan mengembangkannya lebih lanjut melalui teknik hibridisasi.

Teknik hibridisasi genomik in situ membantu mengidentifikasi jenis alopoliploid dan memperlihatkan genom leluhurnya secara langsung. Misalnya, dengan teknik ini, ditemukan bahwa jagung—yang sebelumnya dianggap hanya memiliki dua set kromosom (diploid)—ternyata memiliki empat set kromosom (tetraploid). Hal ini menunjukkan bahwa penggabungan genetik dari berbagai sumber ternyata lebih umum terjadi pada tanaman poliploid. Yang menarik, setelah poliploid terbentuk, tanaman sering mengalami perubahan besar dan cepat dalam struktur genom serta cara gen-gen tersebut diekspresikan. Hal ini menunjukkan bahwa poliploidi tidak hanya menambah jumlah gen, tetapi juga mendorong adaptasi dan inovasi yang memungkinkan tanaman poliploid berkembang dan beradaptasi lebih baik di lingkungan yang beragam (1).

2. Identifikasi Spesies dan Varietas

Analisis kromosom dapat digunakan untuk membedakan spesies dan varietas tanaman. Misalnya, sitogenetik membantu dalam menentukan asal-usul genetik dan hubungan kekerabatan antar spesies, yang penting untuk konservasi keanekaragaman hayati.

Studi kasus yang mempelajari tentang lima varietas tanaman Callisia repens, yaitu turtle vine, green, pink lady, gold, dan Bianca. Meskipun kelima varietas ini memiliki jumlah kromosom yang sama, yaitu 2n = 12, masing-masing memiliki perbedaan dalam bentuk daun dan warna tanaman. Analisis lebih lanjut menunjukkan bahwa perbedaan pada jenis kromosom, seperti posisi sentromer, memengaruhi struktur kromosom (karakter kariotipe) mereka.

Untuk menggambarkan perbedaan ini, para peneliti menggunakan rumus kariotipe. Sebagai contoh, varietas turtle vine memiliki formula kromosom 2 metasentrik, 2 submetasentrik, dan 8 subtelosentrik, sedangkan varietas lainnya memiliki kombinasi yang berbeda. Informasi ini menunjukkan bahwa struktur kromosom antar varietas cukup beragam, meskipun jumlah kromosomnya sama.

Penelitian ini menyimpulkan bahwa variasi dalam karakteristik morfologi (seperti warna dan bentuk daun) dan informasi genetik kromosom dapat digunakan untuk membedakan varietas-varietas Callisia repens. Penemuan ini menjadi langkah awal untuk memahami keragaman genetik tanaman ini di Laos dan berpotensi mendukung upaya pemuliaan atau konservasi keanekaragaman hayati (2)

3. Pengembangan Tanaman Hibrida

Salah satu aplikasi utama sitogenetik adalah pengembangan tanaman hibrida dengan memanfaatkan informasi tentang kompatibilitas genetik antara dua spesies atau varietas. Hibridisasi sering menghasilkan tanaman dengan sifat-sifat unggul, seperti hasil panen yang lebih tinggi dan kualitas yang lebih baik.

Hibridisasi antarspesies yang menghasilkan poliploidi memainkan peran penting dalam evolusi tanaman. Penelitian ini menganalisis tiga jenis Elytrigia ×mucronata menggunakan metode sitogenetik molekuler dan hibridisasi genomik in situ. Hasilnya menunjukkan bahwa Elytrigia ×mucronata merupakan tanaman hibrida yang menggabungkan kromosom dari beberapa spesies leluhur, seperti Hordeum, Dasypyrum, Aegilops, dan Pseudoroegneria (3).

4. Pemahaman dan Penanganan Mutasi

Mutasi pada kromosom dapat menyebabkan sifat yang menguntungkan atau merugikan. Sitogenetik memungkinkan identifikasi mutasi ini sehingga ilmuwan dapat memanfaatkan mutasi yang bermanfaat atau mengeliminasi mutasi yang merugikan. Sebagai contoh, mutasi yang meningkatkan ketahanan tanaman terhadap kekeringan atau penyakit dapat dimanfaatkan untuk menciptakan varietas unggul, sementara mutasi yang berpotensi menyebabkan kerapuhan genetik dapat dihindari dalam program pemuliaan.

(1) Ilia J. Leitch, Michael D. Bennett,Polyploidy in angiosperms,Trends in Plant Science,Volume 2, Issue 12, 1997,Pages 470-476,ISSN 1360-1385,https://doi.org/10.1016/S1360-1385(97)01154-0.

(2) Sengthong, A., Saensouk, S., Saensouk, P., & Souladeth, P. (2023). Cytogenetic Study of Five Varieties of Callisia repens (Jacq.) L. (Commelinaceae) from Laos. Horticulturae. https://doi.org/10.3390/horticulturae9091050.

(3) Paštová, L., Belyayev, A., & Mahelka, V. (2019). Molecular cytogenetic characterisation of Elytrigia ×mucronata, a natural hybrid of E. intermedia and E. repens (Triticeae, Poaceae). BMC Plant Biology, 19. https://doi.org/10.1186/s12870-019-1806-y.

sitogenetika