Posts Tagged ‘kromosom’

Analisis Mitosis pada Ujung Akar Bawang Merah, Bawang Bombay, dan Aglaonema

Download pdf lengkap Analisis Mitosis klik disini..!!!

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Kromosom memiliki peranan yang sangat penting bagi keberlangsungan suatu makhluk hidup, karena kromosom merupakan alat pengangkutan bagi gen – gen yang akan dipindahkan dari suatu sel induk ke sel anakannya, dari generasi yang satu ke generasi yang lainnya. Pengamatan terhadap perilaku kromosom sama pentingnya dengan mempelajari struktur kromosom. Perilaku atau aktivitas kromosom dapat terlihat dalam siklus sel, termasuk didalamnya adalah pembelahan sel (mitosis atau meiosis). Analisis kromosom, baik mitosis maupun meiosis merupakan langkah awal yang dapat dilaksanakan untuk mempelajari kromosom.

Mitosis merupakan dasar dalam pembiakan vegetatif tanaman, sedangkan meiosis merupakan dasar munculnya keragaman. Oleh karena itu, penting bagi para pemulia untuk mempelajari pembelahan sel baik mitosis maupun meiosis, agar dapat mendukung program pemuliaan tanaman.

Mitosis adalah pembelahan inti yang berhubungan dengan pembelahan sel somatik, dimana terdapat beberapa tahap didalamnya, yaitu: interfase, profase, metafase, anafase, dan telofase (Satrosumarjo, 2006). Kromosom pada metafase mitotik mengalami kondensasi dan penebalan yang maksimal, sehingga  kromosom pada tahap ini dapat diamati dengan lebih jelas panjangnya dan letak sentromernya. Setelah panjang total dan letak sentromernya diketahui, maka dapat dilanjutkan dengan analisis kariotipe.

Pengamatan terhadap jumlah kromosom saat mitosis, sering timbul kesulitan karena kromosom tumpang tindih antara yang satu dan yang lainnya dan kadang masih terlihat samar akibat kondensasi yang belum sempurna. Pra perlakuan sederhana dengan penggunaan hydroxyquinolin merupakan salah satu solusi yang dapat dilakukan. Tjio (1950) menjelaskan bahwa penggunaan 8-oxyquinolin dapat meningkatkan visibilitas saat pengamatan kromosom, dan penambahan dengan grup hidroxy akan membuat pengamatan lebih maksimal lagi.

Pada praktikum ini, digunakan ujung akar bawang merah (Allium cepa cv group aggregatum) dan bawang bombay (Allium cepa). Bawang merah sangat menolong dalam mempelajari analisis mitosis karena memiliki kromosom yang besar, jumlah kromosom yang tidak terlalu banyak, mudah didapatkan, dan mudah dilakukan (Stack, 1979). Selain itu, juga dilakukan pengamatan terhadap kromosom tanaman hias Aglaonema “Butterfly”.

Tujuan

Tujuan dari pratikum ini adalah:

1.      Mempelajari pengaruh pra perlakuan sederhana dengan 8-hidroxyquinolin terhadap analisis mitosis ujung akar tanaman bawang merah, bawang bombay dan Aglaonema Butterfly.

2.      Menghitung jumlah kromosom tanaman bawang merah, bawang bombay dan Aglaonema Butterfly.

TINJAUAN PUSTAKA

Kromosom Tanaman

Kromosom adalah suatu struktur makromolekul yang berisi DNA di mana informasi genetik dalam sel disimpan. Kata kromosom berasal dari kata khroma yang berarti warna dan soma yang berarti badan Kromosom terdiri atas dua bagian, yaitu sentromer / kinekthor yang merupakan pusat kromosom berbentuk bulat dan lengan kromosom yang mengandung kromonema & gen berjumlah dua buah (sepasang). Sastrosumarjo (2006) menjelaskan bahwa kromosom merupakan alat transportasi materi genetik (gen atau DNA) yang sebagian besar bersegregasi menurut hukum Mendel, sedangkan Masitah (2008) menjelaskan bahwa kromosom adalah susunan beraturan yang mengandung DNA yang berbentuk seperti rantai panjang. Setiap kromosom dalam genom biasanya dapat dibedakan satu dengan yang lainnya oleh beberapa kriteria, termasuk panjang relatif kromosom, posisi suatu struktur yang disebut sentromer yang memberi kromosom dalam dua tangan yang panjangnya berbeda-beda, kehadiran dan posisi bidang (area) yang membesar yang disebut knot (tombol) atau kromomer. Selain itu, adanya perpanjangan arus pada terminal dan material kromatin yang disebut satelit, dan sebagainya (Suprihati et.al., 2007).

Fase Mitosis pada Tanaman

Kromosom dibedakan atas autosom (kromosom pada sel somatik) dan kromosom pada sel kelamin (Suryo, 2008). Pembelahan sel yang terjadi pada sel somatik disebut mitosis dan pembelahan yang terjadi pada sel kelamin disebut meiosis. Satrosumarjo (2006) menjelaskan bahwa mitosis merupakan pembelahan inti yang berhubungan dengan pembelahan sel somatik, dimana terdapat beberapa tahap didalamnya, yaitu: interfase, profase, metakinesis, metafase, anafase, dan telofase. Menurut Suryo (2008) fase pada mitosis terdiri dari interfase, profase, metafase, anafase, dan  telofase.

Interfase

Interfase atau stadium istirahat dalam siklus sel termasuk fase yang berlangsung lama karena pada tahap ini berlangsung fungsi metabolisme dan pembentukan dan sintesis DNA. Maka sebenarnya kurang tepat juga jika dikatan bahwa interfase merupakan fase istirahat, karena sebenarnya pada fase ini sel bekerja dengan sangat berat. Interfase dibedakan lagi menjadi tiga fase, yaitu:

1. Fase gap satu (G1)

Pada fase ini terjadi beberapa kegiatan yang mendukung tahap – tahap berikutnya, yaitu:

a.       Trankipsi RNA

b.      Sintesis protein yang bermanfaat untuk memacu pembelahan nukleus

c.       Enzim yang diperlukan untuk replikasi DNA

d.      Tubulin dan protein yang akan membentuk benang spindel

Periode untuk fase G1 membutuhkan waktu yang berbeda – beda antar individu. Adakalanya G1 membutuhkan waktu 3 – 4 jam, namun ada juga yang tidak mengalami fase G1 ini, hal ini terjadi pada beberapa sel ragi. Beberapa ahli lebih suka menggunakan istilah G0 untuk situasi tersebut.

2. Fase Sintesis (S)

Pada fase ini terjadi replikasi DNA dan replikasi kromosom, sehingga pada akhir dari fase ini terbentuk sister chromatids yang memiliki sentromer bersama. Namun, masih belum terjadi penambahan pada fase ini. Lamanya waktu yang dibutuhkan pada fase ini 7 – 8  jam.

3. Fase Gap dua (G2)

Pada fase ini terjadi sintesis protein – protein yang dibutuhkan pada fase mitosis, seperti sub unit benang gelendong, pertumbuhan organel – organel dan makromolekul lainnya (mitokondria, plastid, ribosom, plastid, dan lain – lain). Fase ini membutuhkan waktu 2 – 5 jam.

Profase

Pada fase profase, terjadi pemadatan (kondensasi) dan penebalan kromosom. kromosom menjadi memendek dan menjadi tebal, bentuknya memanjang dan letaknya secara random di tengah – tengah sel, terlihat menjadi dua untai kromatid yang yang letaknya sangat berdekatan dan dihubungkan oleh sebuah sentromer. Mendekati akhir profase, nukleolus dan membran nukleus menghilang dan terbentuk benang – benang spindel.

Metakinesis

Istilah metakinesis untuk pertama kali digunakan oleh Wasserman pada tahun 1926 dan dipopulerkan oleh Mazia pada tahun 1961. Banyak buku yang menyamakan fase metakinesis dengan fase metafase, dengan memasukkan pembahasan metakinesis ke dalam pembahasan metafase.

Pada fase ini, pergerakan kromosom dibedakan menjadi tiga tingkat, yaitu :

1. Konggresi kromosom

Selama konggresi kromosom, kromosom bergerak menuju bidang equator yang berada di tengah – tengah kutub spindel. Kromosom – kromosom tersebut akan mencapai suatu posisi keseimbangan di bidang equator.

2. Orientasi kromosom

Orientasi kromosom berhubungan dengan orientasi dari tapak – tapak kinetik dari kromosom menuju kutub – kutub yang berlawanan melalui pergerakan – pergerakan yang menuju susunan – susunan yang sesuai di equator. Hal ini dikarenakan setiap kromatid pada metafase memiliki tapak kinetik dan tapak non kinetik.

3. Distribusi kromosom

Setalah sentromer mengalami orientasi, kemudian kromosom – kromosom tersebut terdistribusi pada bidang equator.

Metafase

Pada fase ini, setiap individu kromosom yang telah menjadi dua kromatid bergerak menuju bidang equator. Benang – benang gelendong melekat pada sentromer setiap kromosom. Terjadi kondensasi dan penebalan yang maksimal pada fase ini. Sehingga kromosom terlihat lebih pendek dan tebal dibandingkan pada fase lainnya. Selain itu, kromosom juga terlihat sejajar di tengah – tengah equator. Sehingga sangat baik dilakukan analisis kariotipe pada fase ini. Analisis kariotipe dapat dimanfaatkan untuk : 1) analisis taksonomi yang berhubungan dengan klasifikasi mahluk hidup. 2) analisis galur substitusi dari monosomik atau polisomik, dan 3) untuk studi reorganisasi kromosomal.

Anafase

Fase ini dimulai ketika setiap pasang kromatid dari tiap – tiap pasang kromosom berpisah, masing – masing kromatid bergerak menuju ke kutub yang berlawanan. Pemisahan ini dimulai dari membelahnya sentromer. Sentromer yang telah membelah kemudian ditarik oleh benang gelendong ke kutub yang berlawanan bersama dengan kromatidnya. Pergerakan kromosom ke kutub diikuti pula oleh bergeraknya organel – organel dan bahan sel lainnya. Ciri khusus yang terlihat pada saat anafase adalah kromosom terlihat seperti huruf V atau J dengan ujung yang bersentromer mengarah ke arah kutub. Pada saat ini, jumlah kromosom menjadi dua kali lipat lebih banyak.

Telofase

Pada fase ini, membran nukleus terbentuk kembali, kromosom mulai mengendur dan nukleolus terlihat kembali. Sel membelah menjadi dua yang diikuti oleh terbentuknya dinding sel baru yang berasal dari bahan dinding sel yang lama, retikulum endoplasma, atau bahan baru yang lainnya. Pembelahan ini juga membagi sitoplasma menjadi dua. Pada akhir dari fase ini, terbentuk dua sel anakan yang identik dan memiliki jumlah kromosom yang sama dengan tetuanya.

8-Hydroxyquinolin

Penggunaan pra perlakuan dengan 8-hydroxyqinolin sangat membantu dalam menghitung jumlah kromosom pada saat analisis mitosis. Tjio (1950) menjelaskan bahwa penggunaan 8-oxyquinolin dapat meningkatkan visibilitas saat pengamatan kromosom, sedangkan penambahannya dengan grup hidroxy akan lebih berpotensi lagi. Abele (1958) juga menjelaskan bahwa pra perlakuan dengan 8-hydroxyquinolin sangat membantu saat penyebaran kromosom pada saat metafase, sedangkan Coe and Klitgaard (1959) menjelaskan bahwa 8-hydroxyquinolin merupakan salah satu agen yang membantu dalam kondensasi kromosom.

Bawang Merah (Allium ascalonicum L) dan Bawang Bombay (Allium cepa L)

Bawang merah (Allium ascalonicum L) merupakan salah satu anggota dari familia Liliaceae. Tanaman ini merupakan tanaman semusim dan memiliki umbi yang berlapis. Tanaman mempunyai akar serabut, dengan daun berbentuk silinder berongga. Umbi terbentuk dari pangkal daun yang bersatu dan membentuk batang yang berubah bentuk dan fungsi, membesar dan membentuk umbi berlapis. Umbi bawang merah terbentuk dari lapisan-lapisan daun yang membesar dan bersatu. Umbi bawang merah bukan merupakan umbi sejati seperti kentang atau talas.

Bawang bombay yang disebut juga bawang timur masih berada dalam satu garis keturunan dengan bawang merah dengan nama ilmiah Allium cepa L. Perbedaan antara bawang merah dan bawang bombay tidak terlalu menyolok, kecuali bentuknya dan aromanya. Bawang bombay memiliki ukuran yang lebih besar dan biasanya berwarna putih. Selain itu, aromanya pun tidak terlalu menyengat seperti bawang merah dan bawang putih.

Bawang merah merupakan salah satu komoditas sayuran unggulan yang sejak lama telah diusahakan oleh petani secara intensif . Komoditas sayuran ini termasuk ke dalam kelompok rempah tidak bersubstitusi yang berfungsi sebagai bumbu penyedap makanan serta bahan obat tradisional. Bawang merah juga merupakan salah satu komoditas sayuran unggulan di Jawa Tengah yang mempunyai prospek cukup baik dalam pengembangan agribisnis. Hal ini dapat dilihat pada status usaha taninya, oleh petani khususnya di daerah sentra produksi seperti di Kabupaten Brebes bawang merah telah lama diusahakan sebagai usaha tani yang bersifat komersial (Deptan, 2005).

Aglaonema

Aglaonema merupakan salah satu tanaman hias yang berasal dari keluarga Araceae. Tanaman hias yang daun yang berasal dari keluarga Araceae lainnya adalah Caladium, Anthurium, dan Philodendron. Taksonomi dari tanaman Aglaonema adalah sebagai berikut:

Divisi               : Spermatophyta

Sub divisi        : Angiospermae

Kelas               : Monocotyledonae

Ordo                : Arales

Famili              : Araceae

Genus              : Aglaonema

Aglaonema berasal dari daerah Asia beriklim tropis, dan tersebar dari Cina bagian selatan hingga Filipina (Qodriyah dan Sutisna, 2007), dan mulai dari dataran rendah hingga dataran tinggi (Henny et al, 2008).

Aglaonema memiliki akar serabut atau yang disebut juga wild root (akar liar) karena akar tanaman ini tumbuh secara adventif dari akar primer atau batang  (Harjadi,1979). Akar Aglaonema yang sehat berwarna putih, tampak gemuk, dan berbentuk silinder (Budiarto, 2007), sedangkan yang sakit berwarna cokelat.

Batang Aglaonema berbentuk silinder, berwarna putih hingga putih kekuningan, dan termasuk batang basah (herbaceous) yang bersifat lunak dan berair (Budiarto, 2007). Ukuran batang Aglaonema pendek dan tertutup oleh daun yang tersusun rapat antara. Warna batang Aglaonema pada umumnya putih, hijau muda, atau merah muda.

Bentuk daun Aglaonema sangat bervariasi, ada yang berbentuk bulat telur (ovatus), lonjong (oblongus), dan ada yang berbentuk delta (deltoids) (Purwanto, 2006). Bentuk ujung daunnya bervariasi, ada yang runcing (acutus), meruncing (acuminatus), tumpul (obtusus), dan membulat (rotundatus). Daun Aglaonema tersusun berselang-seling dengan tangkai memeluk batang tanaman. Warna daunnya sangat bervariasi, baik motif maupun kombinasi warnanya.

Tanaman Aglaonema mempunyai bunga yang sempurna karena memiliki bunga jantan dan bunga betina (Harjadi, 1979), sedangkan menurut Purwanto, (2006) bunga Aglaonema sangat sederhana dan termasuk bunga majemuk tak terbatas dan tergolong bunga tongkol (spadix). Bunga Aglaonema memiliki waktu kemasakkan yang berbeda antara bunga jantan dan betina, sehingga sulit dilakukannya persilangan pada Aglaonema. Bunga Aglaonema berwarna putih dengan seludang putih kehijau-hijauan. Bunga jantan yang sudah masak akan terlihat serbuk sarinya berwarna putih.

Perbanyakkan tanaman Aglaonema dapat dilakukan secara generatif dan vegetatif. Perbanyakan generatif dilakukan dengan menggunakan biji. Sedangkan perbanyakan Agalonema vegetatif dilakukan dengan menggunakan anakan, setek bonggol, setek tunas dan cangkokkan. Perbanyakan dengan setek dilakukan dengan menggunakan batang Aglaonema yang berukuran 3-4 cm. (Qodriyah dan Sutisna, 2007).

Kromosom Bawang

Kromosom antar tanaman berbeda antara yang satu dan yang lainnya. Baik dari bentuk, jumlah, dan panjangnya. Allium cepa memiliki jumlah kromosom 2n = 16 (Sastrosumarjo, 2006). Hal ini sangat membantu dalam  mempelajari analisis mitosis pada tanaman, karena jumlahnya yang tidak terlalu banyak, memiliki ukuran kromosom yang besar dan cukup mudah untuk dibuat preparatnya (Stack, 1979).

Kromosom Aglaonema

Aglaonema memiliki jumlah kromosom yang bervariasi. A. crispim memiliki jumlah kromosom 2n = 16 (Sastrosumarjo, 2006). Eksomtramage, et al. (2007) melaporkan bahwa Aglaonema commutatum var. maculatum (2n = 40), A.modestum (2n = 80), A. pseudobracteatum (2n = 60). Aglaonema yang beredar di masyarakat pada umumnya merupakan aglaonema hibrida hasil persilangan antara aglaonema rotundum (sebagai pemberi warna merah) dengan aglaonema comutatum atau aglaonema spesies lainnya.

BAHAN DAN METODE

Metode tanpa Pra-perlakuan Sederhana

Waktu dan Tempat Pelaksanaan

Praktikum ini dilaksanakan di Lab Microtechnique Dept. AGH, Fakultas Pertanian IPB pada hari Selasa, 26 Oktober 2010

Bahan dan Alat

Bahan-bahan yang digunakan :

  • HCl 1 N
  • Aceto orcein 2%
  • Akar bawang merah (Allium cepa cv group aggregatum)
  • Akar bawang bombay (Allium cepa)
  • Akar Aglaonema “Butterfly”

Alat-alat yang digunakan :

  • Mikroskop
  • Silet
  • Cawan petri
  • Pinset
  • Gelas objek
  • Gelas penutup
  • Bunsen
  • Pensil dengan ujung berpenghapus
  • Tisu

Metode Pelaksanaan

  • Potong bagian ujung akar sepanjang 0,5 – 1 cm
  • Rendam ujung akar tadi ke dalam HCl 1 N pada cawan petri selama 10 – 15 menit
  • Kemudian, pindahkan ujung akar tersebut ke dalam cawan petri lainnya dengan posisi ujung akar menghadap poros cawan petri
  • Teteskan aceto orcein 2% dan biarkan selama 10 – 15 menit
  • Setelah itu, pindahkan ujung akar tadi ke gelas objek. Lalu, potong ujungnya sepanjang 1 – 2 mm dan teteskan kembali dengan aceto orcein sebanyak 2 tetes, lalu tutup dengan gelas penutup
  • Lewatkan preparat ujung akar di atas api bunsen sebanyak 2 – 3 kali
  • Tekan preparat dengan karet pensil (squash), kemudian tekan lagi dengan ibu jari
  • Amati preparat di bawah mikroskop
  • Foto hasil pengamatan, jika didapat penyebaran kromosom yang baik
  • Kuteks preparat

Metode dengan Pra-perlakuan Lengkap

Waktu dan Tempat Pelaksanaan

Pratikum ini dilaksanakan di Lab Microtechnique Departemen AGH, FAPERTA, IPB pada hari Selasa, 2 November 2010

Bahan dan Alat

Bahan – bahan yang digunakan:

  • 8-Hydroxyquinolin 0,002 M
  • Asam asetat 45%
  • HCl 1 N
  • Aceto orcein 2%
  • Akar bawang merah (Allium cepa cv group aggregatum)
  • Akar bawang bombay (Allium cepa)
  • Akar Aglaonema “Butterfly”

Alat – alat yang digunakan:

  • Mikroskop
  • Silet
  • Cawan petri
  • Pinset
  • Gelas objek
  • Gelas penutup
  • Bunsen
  • Pensil dengan ujung berpenghapus
  • Tisu

Metode Pelaksanaan

  • Potong bagian ujung akar sepanjang 0,5 – 1 cm
  • Masukan ujung akar tersebut ke dalam botol berisi larutan 8-hydroxyquinolin 0,002 M
  • Masukan botol tersebut ke dalam lemari pendingin (4° C) selama 90 menit
  • Keluarkan, lalu cuci dengan air
  • Rendam ujung akar tersebut dalam asam asetat selama 10 menit
  • Keluarkan, lalu bilas kembali dengan air bersih
  • Rendam kembali ujung akar tersebut ke dalam botol berisi campuran HCl dan asetan 45% dengan perbandingan 3:1
  • Panaskan dalam waterbath dengan suhu 60° C selama 2 menit
  • Kemudian, pindahkan ujung akar tersebut ke dalam cawan petri lainnya dengan posisi ujung akar menghadap poros cawan petri
  • Teteskan aceto orcein 2% dan biarkan selama 10 – 15 menit
  • Setelah itu, pindahkan ujung akar tadi ke gelas objek. Lalu, potong ujungnya sepanjang 1 – 2 mm dan teteskan kembali dengan aceto orcein sebanyak 2 tetes, lalu tutup dengan gelas penutup
  • Lewatkan preparat ujung akar di atas api bunsen sebanyak 2 – 3 kali
  • Tekan preparat dengan karet pensil (squash), kemudian tekan lagi dengan ibu jari
  • Amati preparat di bawah mikroskop
  • Foto hasil pengamatan, jika didapat penyebaran kromosom yang baik
  • Kuteks preparat

HASIL DAN PEMBAHASAN

Metode tanpa Pra-perlakuan (Metode Sederhana)

Ujung akar terdiri dari sel-sel yang bersifat meristematik, artinya sel-selnya sangat aktif membelah. Sehingga penggunaan ujung akar pada praktikum ini diharapkan agar fase-fase mitosis dapat diamati secara lengkap.

Akar bawang merah dan bawang bombay yang digunakan telah terlebih dahulu ditumbuhkan sekitar 3 hari sebelum pengamatan pada wadah yang diberi kapas basah. Sebaiknya digunakan akar yang tidak terlalu panjang, karena akar yang panjang akan mempunyai ukuran sel yang semakin kecil sehingga sulit untuk diamati. Pada metode ini, ujung akar bawang kemudian direndam dengan HCl 1 N selama 10 – 15 menit (gambar 1).

a

b

c

d

Gambar 1. Persiapan Preparat Ujung Akar

a. akar bawang merah       b. akar bawang bombay

c. pengambilan ujung akar  d. perendaman HCl 1 N

Perendaman ujung akar dalam larutan HCl 1 N bertujuan untuk melunakkan dinding sel atau jaringan. Pada tanaman yang lebih keras, konsentrasi HCl dapat ditingkatkan  dan perendaman dapat dilakukan lebih lama. Setelah perendaman, batas antara tudung akar dengan sel-sel diatasnya akan tampak jelas. Tudung akar menjadi berwarna lebih putih  (gambar 2).

Gambar 2. Ujung Akar yang Direndam HCl 1 N

Perlakuan berikutnya adalah pemberian aceto orcein 2% yang berfungsi sebagai pewarna, untuk memberi pigmen kepada sel-sel akar bawang sehingga mudah untuk diamati dibawah mikroskop (gambar 3.)

Gambar 3. Pemberian Aceto Orcein 2% sebagai Pewarna.

Dari hasil pengamatan fase-fase mitosis pada akar bawang merah (Allium cepa cv group aggregatum) ini diperoleh 4 fase yaitu profase, metafase, anafase dan telofase (Gambar 4).

c

d

b

a

Gambar 4. Fase-Fase dalam Pembelahan Mitosis pada Akar Bawang Merah

a. profase   b. metafase    c. anafase    d. telofase

Profase, merupakan transisi dari fase G2 ke fase pembelahan inti atau mitosis (M) dari siklus sel.  Tahap profase merupakan tahap awal dalam mitosis. Proses terjadinya profase ditandai dengan hilangnya nukleus dan diganti dengan mulai tampaknya pilinan-pilinan kromosom yang terlihat tebal (gambar 4.a). Jumlah kromosom yang tepat merupakan ciri khas dari setiap species, sekalipun pada species yang berbeda dapat mempunyai jumlah kromosom yang sama.  Selain itu pada profase salut inti mulai berdegenerasi dan secara perlahan-lahan inti menjadi tidak tampak, dan terjadilah pembentukan spindel mikrotubul.

Metafase, merupakan fase mitosis, dimana kromosom mulai berjajar di bidang equator (gambar 4.b). Selama metafase, sentromer dari setiap kromosom berkumpul pada bagian tengah spindel pada bidang equator.  Pada tempat-tempat ini, sentromer-sentromer diikat oleh benang-benang spindel yang terpisah, dimana setiap kromatid dilekatkan pada kutub-kutub spindel yang berbeda.  Kadang-kadang benang-benang spindel tidak berasosiasi  dengan kromosom dan merentang secara langsung dari satu kutub ke kutub yang lain.  Pada saat metafase, sentromer-sentromer diduplikasi dan setiap kromatid menjadi kromosom yang berdiri sendiri atau independen. Penggunaan metode tanpa pra perlakuan (metode sederhana) mengakibatkan kromosom pada metafase tidak dapat menyebar dengan baik, sehingga jumlah kromosom tidak dapat dihitung dengan tepat.

Anafase, ditandai dengan terjadinya pemisahan sister chromatids membentuk anak kromosom yang bergerak menuju kutub spindel yang berlawanan (gambar 4.c). Kromosom nampak jelas mengalami penebalan sehingga dapat dilihat jelas dengan mikroskop cahaya sekalipun.

Telofase, merupakan fase terakhir pada mitosis. Pada fase ini nampak adanya dinding pemisah yang berupa sekat yang belum sempurna yang memisahkan kromosom-kromosom yang telah mencapai kutub(gambar 4.d). Sekat belum sempurna dan sel belum benar-benar terpisah tetapi tanda akan terbentuknya dua sel sudah mulai tampak.

Penampakan kembali nukleus, merupakan tanda bahwa mitosis sudah berakhir. Sitokinesis pada sel tumbuhan berbeda dengan sel hewan, pada sel tumbuhan tidak terbentuk lekuk cleavage.  Hal ini disebabkan karena adanya dinding sel yang kaku.  Sitokinesis pada dinding sel tumbuhan tinggi melibatkan vesikula-vesikula yang berasal dari badan golgi dan mikrotubul-miktotubul yang tersusun paralel dan disebut fragmoplas. Vesikula-vesikula yang berasal dari badan golgi berasosiasi dengan mikrotubula fragmoplas dan ditranslokasikan sepanjang mikrotubula ke arah equator.  Vesikula-vesikula tersebut selanjutnya terakumulasi pada daerah dimana mikrotubula fragmoplas mengalami overlap.  Kemudian  berfusi satu sama lain membentuk lempeng sel (cell plate).  Lempeng sel meluas secara lateral  hingga mencapai membran plasma, dan dua sel baru terpisah secara sempurna dengan terbentuknya dinding sel baru (Schultz-Schaeffer, 1980).

b

a

d

c

Gambar 5. Fase-Fase dalam Pembelahan Mitosis pada Akar Bawang Bombay

a. profase     b. metafase      c. anafase     d. Telofase

Pengamatan fase-fase mitosis terhadap bawang bombay tidak menunjukkan perbedaan dengan bawang merah (gambar 5). Selain bawang merah dan bawang bombay, pengamatan mitosis dengan metode sederhana ini, juga dilakukan terhadap Aglaonema “Butterfly” (gambar 6)

Gambar 6. Metafase pada Aglaonema “Butterfly” dengan metode sederhana

Gambar 6 memperlihatkan kromosom aglaonema butterflay pada saat mitosis. Jumlah kromosom aglaonema butterfly tidak dapat ditentukan karena masih terdapat kromosom yang saling tumpang tindih. Namun, jumlah kromosom butterflu 2n ≥ 16. Hal tersebut, dapat terjadi karena aglaonema butterfly merupakan salah satu aglaonema hibrida yang berasal dari Thailand.

Metode dengan Pra-perlakuan Lengkap

Dengan pra-perlakuan lengkap, nampak kromosom terlihat lebih jelas pada metafase  jika  dibandingkan dengan pra-perlakuan sederhana.  Hal ini disebabkan oleh adanya penambahan 8-Hydroxyquinolin yang dapat meningkatkan visibilitas kromosom dengan meningkatkan kondensasinya. Fungsi 8-Hydroxyquinolin untuk menghambat laju mitosis ke tahap anafase, sehingga dapat diamati pada metafase saja.

Penggunaan asam asetat 45 % juga membantu dalam melunakkan dinding sel, sehingga zat pewarna (aceto orcein) dapat cepat masuk dan menyerap lebih kuat. Selain itu, asam asetat juga menghilangkan bahan-bahan yang akan mengganggu dalam pengamatan kromosom. Metode ini biasanya digunakan untuk tanaman dengan jumlah kromosom yang tidak banyak.

Gambar 7. Metafase Akar Bawang Merah dengan Pra-Perlakuan Lengkap

Kromosom metafase bawang merah yang diamati dengan menggunakan metode ini tampak menyebar dengan lebih baik,sehingga jumlah kromosomnya dapat dihitung yaitu 16 buah kromosom. Sedangkan pada bawang bombay dan Aglaonema, tidak diperoleh preparat metafase yang menyebar dengan baik, kemungkinan karena waktu pengambilan dan akar yang digunakan tidak tepat.

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Berdasarkan hasil  pengamatan mitosis pada metode tanpa pra-perlakuan sederhana  memperlihatkan bahwa semua fase mitosis dapat diamati, dengan ciri khas tiap-tiap fase yang berbeda-beda. Kromosom metafase  pada bawang merah dan bawang bombay nampak berjajar dan tumpang tindih di equator, sehingga sulit untuk dihitung jumlahnya. Sedangkan pada Aglaonema justru sebaliknya, kromosom metafase yang diperoleh dengan metode sederhana sudah dapat .

Pada metode pra perlakuan lengkap, metafase pada akar bawang merah dapat menyebar dengan baik, sehingga jumlah kromosom dapat dihitung yaitu 16. Sedangkan pada bawang bombay dan Aglaonema, tidak diperoleh preparat yang bagus.

Saran

Perlu dilakukan analisis mitosis pada berbagai tanaman yang lain, sehingga mahasiswa dapat mengamati berbagai macam kromosom tanaman pada saat mitosis.

DAFTAR PUSTAKA

Abele K. 1959. Cytological studies in genus Danthonia. Trans. Roy. Soc. Aust. 83:162-173.

BPPP Deptan. 2005. Prospek dan rah Pengembangan Agrobisnis Bawamg Merah. Jakarta. hal.25.

Coe G. F. and K. Klitgaard. 1959. Procedur for squash preparation of somatic Sugar Beet tissues. Journal of The A. S. S. B. T. 10(7):609-611.

Sastrosumarjo, S., Yudiwanti, S. I. Aisyah, S. Sujiprihati, M. Syukur, R. Yunianti. 2006. Panduan Laboratorium, hal. 261. Dalam S. Sastrosumarjo (Ed.) Sitogenetika Tanaman. IPB Press. Bogor

Sastrosumarjo, S. 2006. Panduan laboratorium, hal. 38 – 63. Dalam S. Sastrosumarjo (Ed.) Sitogenetika Tanaman. IPB Press. Bogor.

Schulz-Schaeffer, J. 1980. Cytogenetics : Plants, Animals, Humans. Springer-Verlag. New York, Heidelberg, Berlin.

Stack S. M., and D. E. Comings. 1979. The cromosomes and DNA of Allium cepa. CHROMOSOMA. 70:161 – 181

Suryo, H. 2007. Sitogenetika. Gajah Mada University Press. Yogyakarta. hal 446.

Suprihati, D., Elimasni, E. Sabri. 2007. Identifikasi karyotipe terung belanda (Solanum betaceum Cav.) kultivar Brastagi Sumatera Utara. Jurnal Biologi Sumatera Utara. 2(1): 7 – 11.

Tjio J-H and Levan A. 1950. The use of oxyquinolin in chromosome analysis. Anales Estacion Exper. Aula Dei (Spain). 2:21-64.

Analisis Meiosis pada Tanaman Lili

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Stadium haploid dari siklus seksual dihasilkan dari proses pembelahan inti yang disebut meiosis.  Meiosis berlangsung pada sel-sel yang terdapat di dalam jaringan reproduksi pada suatu organisme.  Seperti halnya dengan mitosis, meiosis berlangsung setelah fase G1, S dan G2 dari interfase dan menentukan distribusi kromosom yang tepat ke dalam sel-sel anak.  Pembelahan meiosis  akan menghasilkan 4 sel anak yang memiliki jumlah kromosom hanya setengah dari kromosom tetuanya. Hal ini bertujuan untuk menjaga agar jumlah kromosom individu tetap dari generasi ke generasi (Sastrosumarjo, 2006).

Pembelahan meiosis lebih kompleks dibandingkan pembelahan mitosis, karena terjadi dua kali siklus pembelahan. Pada meiosis terjadi perpasangan kromosom homolog dan segregasi kromosom secara bebas. Pembelahan pertama dari meiosis disebut pembelahan reduksi.  Meiosis pertama mengubah inti dari suatu meiosit yang mengandung kromosom diploid menjadi inti haploid yang mengandung kromosom n.  Jumlah kromosom direduksi saat pasangan kromosom homolog terpisah.  Pembelahan kedua disebut equation devision atau meiosis kedua.  Miosis kedua mengubah dua hasil dari pembelahan meiosis pertama menjadi 4 inti haploid.

Lili merupakan salah satu tanaman yang banyak dibudidayakan. Tanaman lili biasa digunakan sebagai tanaman hias, baik sebagai tanaman lanskap ataupun bunga potong. Tanaman lili memiliki ukuran kromosom yang cukup besar, sehingga cukup mudah untuk diamati.

Tujuan

Tujuan dari dilaksakannya pratikum ini adalah untuk mempelajari tahapan – tahapan meiosis tanaman lily di bawah mikroskop.

TINJAUAN PUSTAKA

Pembelahan meiosis terdiri dari tahap, yaitu meiosis I dan meiosis II. Meiosis I dapat dibedakan lagi menjadi interfase I, profase I, metafase I, anafase I, dan telofase I. Meiosis II juga dibedakan atas interfase II, profase II, metafase II, anafase II, dan telofase II. Pembelahan meiosis ini merupakan proses yang dinamis, tidak terputus – putus, dan tidak terdapat batas yang kelas antar setiap fasenya.

Meiosis I

Sebelum memasuki meiosis I, terlebih dahulu terjadi interfase. Interfase I pada meiosis I sama dengan interfase pada mitosis, yaitu terjadi sintesis dan replikasi DNA serta terjadi pembentukkan protein – protein yang bermanfaat untuk tahap – tahap setelahnya. Tahap – tahap pada meiosis I adalah:

Profase I

Sebagian besar perbedaan antara mitosis dan meiosis terdapat pada fase ini. Profase I pada meiosis menghabiskan waktu yang lebih lama dibandingkan dengan profase pada mitosis. Profase I ini dapat berlangsung selama beberapa minggu atau bulan. Profase I terdiri dari beberapa tahap, yaitu:

a. Leptoten

Pada tahap ini, kromosom terlihat seperti benang – benang halus yang panjang, sehingga masing – masing kromosom belum dapat dikenali secara jelas. Benang – benang kromosom yang halus tersebut disebut kromonema. Pada fase ini, struktur kromosom yang dapat terlihat lebih jelas adalah kromomer. Kromomer adalah penebalan yang terjadi pada beberapa bagian kromososm yang tampak seperti manik – manik. Pada fase ini pasangan – pasangan kromatid belum dapat dibedakan.

b. Zigoten

Pada fase ini, mulai terjadi perpasangan antara kromosom yang homolog, sehingga alel – alel akan berhadapan letaknya dan tidak berjauhan seperti pada leptoten. Proses saling berpasangan antara kromosom homolog disebut sinapsis. Namun, sinapsis ini akan lebih jelas terlihat pada fase selanjutnya (pakiten).

c. Pakiten

Fase ini merupakan fase yang paling lama pada profase I ini. Benang – benang kromosom tampak semakin jelas dan perpasangan serta sinapsis antara kromosom homolog semakin dekat dan sempurna. Benang – benang kromosm terlihat double. Hal ini karena setiap pasang kromosom yang homolog terdiri dari dua buah kromatid. Sehingga pada fase ini, terlihat sejumlah perpasangan bivalen yang jumlahnya sama dengan jumlah kromosom haploid dari individu tersebut. Jumlah kromatid pada fase meiosis ini sama banyaknya dengan jumlah kromatid pada profase mitosis. Yang membedakan adalah distribusi kromosom – kromosomnya. Pada profase mitosis, kromosom – kromosom saling terpisah dan tidak berhubungan, sedangkan pada profase I meiosis kromosom – kromosomnys saling berpasangan secara bivalen  Adanya sinapsis yang sempurna pada fse ini memungkinkan terjadinya pertukaran genetik antar kromosom homolog atau antar kromosom yang bukan homolognya (pindah silang / crossing over).

d. Diploten

Fase ini ditandai dengan mulai memisahnya kromatid – kromatid yang tadinya berpasangan secara bivalen. Pemisahan yang paling kuat, terjadi pada bagian sentromer. Akan tetapi, pada bagian – bagian tertentu dari kromosom homolog masih tetap saling berdekatan. Bagian – bagian yang saling berdekatan dan tampak bersilang ini disebut kiasma (banyak : kiasmata) (gambar 4). Pada kiasma tersebut, kromatid – kromatid yang tidak homolog (“nonsister chromatid”) akan putus. Kemudian, ujung – ujung dari kromatid yang putus tadi akan bersambungan secara resiprok (berbalasan). Hal ini menyebabkan gen – gen yang terangkai pada segmen kromatid tersebut akan bertukar secara resiprok juga. Proses tertukarnya segmen – segmen nonsister kromatid dari pasangan kromosom homolognya yang disertai tertukarnya gen – gen yang terangkai pada segmen – segmen tersebut secara resiprok dinamakan pindah silang (crossing over).

Proses pindah silang ini sangat penting karena akan menghasilkan kombinasi – kombinasi yang baru (tipe rekombinasi) yang bermanfaat bagi pemuliaan tanaman. Kromatid – kromatid yang tidak mengalami pindah silang masih memiliki gen – gen yang berasal dari tetuanya. Gamet – gamet yang menerima kromatid yang tidak mengalami pindah silang tersebut disebut gamet tipe parental.

Gambar 8. Kiasma pada Diploten

e. Diakinesis

Fase ini merupakan fase terakhir pada profase I meiosis. Kromosom – kromosom mengalami kondensasi maksimum dan kiasma semakin jelas terlihat. Pada fase ini, nukleolus dan membran nukleus menghilang, dan benang – benang gelendong mulai terbentuk.

Metafase I

Pada fase ini, hampir sama dengan metafase mitosis. Kromosom – kromosom menempatkan dirinya di tengah – tengah sel, yaitu di bidang equator dari sel. Namun, terdapat perbedaan antar metafase I meiosis dengan metafase mitosis. Pada metafase mitosis, yang terdapat pada bidang equator adalah kromosom – kromosom tunggal. Sedangkan pada metafase I meiosis, yang terdapat pada bidang equator adalah pasangan – pasangan kromosom homolog sehingga pada metafase I meiosis tidak terjadi pembelahan sentromer.

Anafase I

Sama halnya dengan yang terjadi pada anafase mitosis, anafase I meiosis dimulai ketika kromosom bergerak ke kutub yang berlawanan. Tiap kromosom dari pasangan kromosom homolog bergerak ke arah kutub yang berlawanan. Masing – masing kutub menerima setengah jumlah kromosom yang ada, sehingga pada fase inilah dimulai terjadinya reduksi kromosom.

Cara pergerakkan kromosom homolog ke arah kutub yang berlawanan oleh benang gelendong terjadi secara bebas dan kebetulan, tidak ada yang memerintahkan untuk suatu kromosom bergerak ke atas atau ke bawah. Hal ini sesuai dengan hukum mendel yang terkenal, yaitu “The law of segregation of allelic genes” dan “The law of independent assortment of genes”. Sebagai contoh, jika terdapat alel dominan (A) dan alel resesif (a). Maka, mereka akan memisah secara bebas ke kutub yang berlawanan menjadi (A) atau (a). Hal yang sama juga terjadi pada alel dominan (B) dan alel resesif (b) yang akan memisah secara bebas menjadi (B) atau (b). Maka, kombinasi antar keduanya akan terbentuk AB, Ab, aB, atau ab.

Telofase I

Pada fase ini, dinding nukleus dan nukleolus terbentuk kembali seperti pada telofase mitosis. Akan tetapi, pada telofase meiosis, jumlah kromosom haploid lah yang terdapat pada nukleus yang baru ini. Pada masing – masing  nukleus yang baru ini terdapat dua kromosom yang haploid yang terdiri dari empat kromatid. Sehingga menandakan bahwa reduksi jumlah kromosom masih belum berlangsung sempurna. Agar dapat tercapai reduksi yang sempurna, maka diperlukanlah pembelahan meiosis II.

Meiosis II

Apabila dilihat dengan mengguinakan mikroskop cahaya, maka terdapat dugaan bahwa berbagai fase yang berlangsung pada meiosis II ini sama dengan berbagai fase yang terjadi selama mitosis. Bahkan ada orang yang memiliki anggapan bahwa meiosis II adalah pembelahan mitosis. Anggapan yang demikian tidak benar sama sekali dikarenakan beberapa alasan, yaitu:

a.       Kromosom yang double pada profase mitosis merupakan hasil duplikasi dari bahan genetik selama interfase. Sedangkan kromosom yang terlihat dauble pada profase II meiosis bukan merupakan hasil duplikasi bahan genetik.

b.      Kromosom – kromosom yang menyusun kromosom mitosis adalah sister chromatic, sehingga merupakan kromatid yang identik. Sedangkan kromosom yang menytusun kromosom profase II meiosis bukan merupakan sister chromatic sempurna oleh karena adanya crossing over yang terjadi pada meiosis I.

c.       Meiosis II bertujuan untuk memisahkan kromatid – kromatid yang berbeda dari tiap kromosomnya

d.      Meiosis II menghasilkan reduksi yang sempurna

e.       Meiosis II menghasilkan kombinasi yang baru yang dari gen – gen yang berasal tetua jantan dan betina pada generasi sebelumnya

f.       Meiosis II sangat penting untuk proses seksual

Profase II

Fase ini dapat dimulai setelah selesainya interfase I yang berlangsung sangat pendek. Pada beberapa organisme bahkan tidak mengalami interfase, sehingga dari telofase I langsung dilanjutkan ke profase II, dan kadang – kadang juga terjadi dari telofase I langsung ke metafase II.

Metafase II

Pada fase ini, kromosom yang terdiri dari dua kromatid berada di bidang equator.  Benang – benang gelendong yang berasal dari masing – masing kutub mengikat sentromer masing – masing kromatid. Keadaan kromosom pada metafase II meiosis hampir mirip pada keadaan kromosom pada metafase mitosis, akan tetapi dengan jumlah kromosom yang hanya setengahnya saja.

Anafase II

Pada fase ini, sentromer terbelah menjadi dua. Masing – masing kromatid tertarik oleh benang – benang gelendong ke kutub yang berlawanan. Pada saat inilah terjadi reduksi kromosom yang sebenarnya, sehingga reduksi kromosom saat ini sudah sempurna. Bergeraknya kromatid ke arah kutub yang berlawanan ini seperti yang terjadi pada anafase mitosis, namun dengan jumlah kromosom yang hanya setengahnya saja.

Telofase II

Pada fase ini terjadi pembelahan sel, sehingga dihasilkan empat sel anak yang haploid (n), yang disebut juga tetrad. Setiap inti dari sel – sel tersebut memiliki hanya setengahnya saja dari jumlah kromosom tetuanya. Pada fase ini pula, terbentuk kembali nukleolus dan membran nukleus. Membran nukleus mengelilingi ke empat inti hasil pembelahan. Kromosom pun mulai mengendur kembali. Setelah itu, terjadi modifikasi lebih lanjut untuk menghasilkan sel gamet. Proses pembelahan meiosis secara lengkap dapat dilihat pada gambar 4.

Gambar 9. Pembelahan Meiosis

BAHAN DAN METODE

Waktu dan Tempat Pelaksanaan

Pratikum ini dilaksanakan pada hari Selasa, 9 November 2010 di Lab Microtechnique Departemen AGH, FAPERTA, IPB.

Bahan dan Alat

Bahan – bahan yang digunakan dalam pratikum ini adalah:

  • HCl 1 N
  • Aceto orcein 2%
  • Calon polen tanaman lili

Alat – alat yang digunakan dalam pratikum ini adalah:

  • Mikroskop
  • Silet
  • Cawan petri
  • Pinset
  • Gelas objek
  • Gelas penutup
  • Bunsen
  • Pensil dengan ujung berpenghapus
  • Tisu

Metode Pelaksanaan

  • Keluarkan sel induk megaspora dari bunga lili
  • Letakan bagian tersebut di atas gelas objek
  • Teteskan dengan aceto orcein 2%, dan diamkan selama 10-15 menit
  • Lewatkan preparat di atas api bunsen 2 – 3 kali
  • Squash dengan pensil berkaret, kemudian tekan dengan ibu jari
  • Amati dibawah mikroskop
  • Lakukan pemotretan jika didapat penyebaran yang baik.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Metode yang digunakan dalam pengamatan meiosis pada bunga lili adalah metode tanpa larutan former atau larutan fiksatif, karena bunga lili yang digunakan masih segar, baru dipetik. Penggunaan bunga lili karena mempunyai ukuran kromosom yang besar, sehingga akan mempermudah dalam pengamatannya.

Pemilihan umur mikrospora yang tepat sangat penting, karena akan berpengaruh terhadap fase-fase yang dapat diamati pada meiosis. Jika terlalu tua, maka proses meiosis sudah terlewat sehingga tidak dapat diamati secara detail. Apabila terlalu muda, maka proses meiosis belum terjadi (gambar 11).

Gambar 10. Mikrospora Lili yang Digunakan untuk Pengamatan Meiosis

Meiosis I, disebut juga pembelahan reduksi, karena mengubah inti dari suatu meiosit yang mengandung kromosom diploid (2n) menjadi inti haploid yang mengandung kromosom n.

Profase I, kromosom homolog saling berpasangan atau synapsis. Terbentuk kiasma, dan terjadi pindah silang.

Gambar 11. Profase I

Metafase I, pada fase ini apparatus spindel terbentuk seperti pada mitosis, dan tetrad berkumpul pada bidang ekuatorial atau bidang pembelahan atau lempeng metafase.  Kromosom masih dalam pasangan homolognya. Mikrotubula kinetokor dari masing-masing kutub sel melekat pada satu kromosom, sementara itu mikrotubula dari kutub berlawanan menempel pada homolognya pada daerah sentromer.

Gambar 12. Metafase I

Anafase I, seperti pada mitosis, alat gelendong menggerakkan kromosom ke arah kutub sel, akan tetapi kromatid saudara tetap terikat pada sentromernya dan bergerak sebagai satu unit tunggal ke arah kutub yang sama.  Kromosom homolog bergerak ke arah kutub yang berlawanan.  Berbeda dengan mitosis, kromosom muncul sendiri-sendiri pada lempeng metafase dan bukan dalam pasangan, dan gelendong memisahkan kromatid saudara dari masing-masing kromosom. Dengan kata lain pada meiosis anafase I, kromosom homolog (bukan kromatid saudara) dari setiap tetrad terpisah satu dengan yang lain, dan bergerak ke kutub gelendong (spindle) yang berlawanan.

Telofase I menghasilkan pembelahan miosis I.  Kumpulan kromosom homolog pada akhirnya dipisahkan menuju  kutubnya masing-masing dan terbentuk dua daerah inti yang dapat dibedakan secara jelas.

b

a

Gambar 13. a. Anafase I    b. Telofase I

Interkinesis adalah periode di antara akhir telofase I dan awal profase II.  Periode ini biasanya sangat singkat.  DNA yang dihasilkan dari dua inti pada pembelahan meiosis pertama tidak mengalami replikasi selama fase interkinesis. Selanjutnya meiosis II mengalami siklus yang sama pada proses pembelahan sel mitosis.

Pengamatan terhadap pembelahan meiosis I diperlukan ketelitian, karena kromosom yang diamati dalam keadaan berpasangan secara homolog, tidak seperti pembelahan mitosis yang perilaku kromosomnya lebih mudah diamati karena tanpa perpasangan kromosom homolog.

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Berdasarkan pengamatan terhadap pembelahan meiosis pada bunga Lilium sp, meiosis I dapat diamati fase-fasenya secara lengkap yaitu profase I, metafase I, anafase I dan telofase I. Tetapi meiosis II yang secara teori mirip dengan mitosis tidak dapat diamati fase-fasenya secara lengkap.

Saran

Pada praktikum selanjutnya, mungkin akan lebih baik, apabila juga disediakan preparat meiosis I dan meiosis II awetan yang fase-fasenya lengkap. Sehingga, apabila saat praktikum tidak diperoleh preparat segar yang lengkap fase-fasenya, maka dapat mengamati pada preparat awetan.

DAFTAR PUSTAKA

Sastrosumarjo, S., Yudiwanti, S. I. Aisyah, S. Sujiprihati, M. Syukur, R. Yunianti. 2006. Panduan laboratorium, hal. 261. Dalam S. Sastrosumarjo (Ed.) Sitogenetika Tanaman. IPB Press. Bogor

Sastrosumarjo, S. 2006. Panduan laboratorium, hal. 38 – 63. Dalam S. Sastrosumarjo (Ed.) Sitogenetika Tanaman. IPB Press. Bogor.

Suryo, H. 2007. Sitogenetika. Gajah Mada University Press. Yogyakarta. 446 hal.

Analisis Kariotipe Kromosom Ujung Akar Tanaman Bawang Merah dan Tembakau

download pdf lengkap analisis kariotipe klik disini…!!!

ANALISIS KARIOTIPE UJUNG AKAR BAWANG MERAH DAN TEMBAKAU

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Analisis kariotipe merupakan gambaran suatu individu atau grup individu yang berkerabat yang ditunjukan oleh bentuk morfologi dan jumlah kromosom Sastrosumarjo (2006). Okumus dan Hassan (2005) menjelaskan bahwa analisis kariotipe sangat penting dalam identifikasi dan desain kromosom hewan dan tumbuhan.

Pengaturan ukuran set pada fotograf dari pita-pita kromosom dapat digunakan untuk melihat penyusunan kromosom. Analisis secara fisik dapat juga dilihat gambaran mikroskopis kromosom kelamin dan kromosom tubuh pada metafase dari proses mitosis (Supriharti 2007). Analisis citra kromosom juga dapat digunakan dalam analisis kariotipe (Sarosa, 2008). Supriharti (2007) menjelaskan bahwa ada dua gambaran kromosom set dari suatu spesies yaitu: (a) Karyogram, merupakan fotomikrograf kromosom dari gambaran tunggal sel somatis metafase yang dipotong dan disusun pada bagian homolog berdasarkan ukurannya. (b) Idiogram, merupakan grafik gambaran dari karyotipe. Secara umum, idiogram merupakan sediaan yang memperlihatkan komplemen kromosom haploid dari suatu spesies, yang mana idiogram ini merupakan ukuran dari kromosom somatis metafase.

Bawang merah (Allium cepa) merupakan salah satu komoditas sayuran yang memiliki nilai ekonomis yang tinggi (deptan, 2005). Bawang merah pun sangat menolong dalam mempelajari analisis mitosis karena memiliki kromosom yang besar, jumlah kromosom yang tidak terlalu banyak, mudah didapatkan, dan mudah dilakukan (Stack, 1979)

Tembakau merupakan salah satu komoditi pertanian yang cukup pening di Indonesia (Abdulah, 2010). Hal ini dikarenakan, tanaman ini merupakan bahan baku utama dalam pembuatan rokok, sehingga banyak petani yang membudidayakan tanaman ini (Prabowo, 2007). Tanaman ini mempunyai jenis yang beragam (Maulidiana, 2008), sehingga penting untuk mengidentifikasi tanaman ini agar tidak terjadi kesalahan saat produksi untuk industri rokok. Analisis kariotipe, merupakan salah satu strategi yang dapat digunakan dalam identifikasi tersebut.

Tujuan

Tujuan dari dilakukannya pratikum ini adalah:

1.      Mengetahui ukuran kromosom tanaman bawang merah dan tembakau

2.      Membuat kariotipe tanaman bawang merah dan tembakau

3.      Membuat idiogram tanaman bawang dan tembakau

TINJAUAN PUSTAKA

Kromosom Tanaman

Kromosom adalah suatu struktur makromolekul yang berisi DNA di mana informasi genetik dalam sel disimpan. Kata kromosom berasal dari kata khroma yang berarti warna dan soma yang berarti badan Kromosom terdiri atas dua bagian, yaitu sentromer / kinekthor yang merupakan pusat kromosom berbentuk bulat dan lengan kromosom yang mengandung kromonema & gen berjumlah dua buah (sepasang). Sastrosumarjo (2006) menjelaskan bahwa kromosom merupakan alat transportasi materi genetik (gen atau DNA) yang sebagian besar bersegregasi menurut hukum Mendel, sedangkan Masitah (2008) menjelaskan bahwa kromosom adalah susunan beraturan yang mengandung DNA yang berbentuk seperti rantai panjang.

Setiap kromosom dalam genom biasanya dapat dibedakan satu dengan yang lainnya oleh beberapa kriteria, termasuk panjang relatif kromosom, posisi suatu struktur yang disebut sentromer yang memberi kromosom dalam dua tangan yang panjangnya berbeda-beda, kehadiran dan posisi bidang (area) yang membesar yang disebut knot (tombol) atau kromomer. Selain itu, adanya perpanjangan arus pada terminal dan material kromatin yang disebut satelit, dan sebagainya (Suprihati, et al, 2007).

Analisis Kariotipe

Analisis kariotipe merupakan pengaturan secara standar berdasarkan jumlah, panjang, serta bentuk kromosom dari sel somatik dan sel kelamin (Supriharti, 2007). Kariotipe merupakan penciri spesies. Sastrosumarjo (2006) menjelaskan bahwa secara umum kariotipe dapat digunakan untuk: 1) Alasan taksonomi yang berhubungan dengan klasifikasi, 2) Analisis galur substitusi dari monosomik atau polisomik, dan 3) Studi reorganisasi kromosomal.

Pengaturan ukuran set pada fotograf dari pita-pita kromosom dapat digunakan untuk melihat penyusunan kromosom. Analisis secara fisik dapat juga dilihat gambaran mikroskopis kromosom kelamin dan kromosom tubuh pada metafase dari proses mitosis (Supriharti 2007). Analisis citra kromosom juga dapat digunakan dalam analisis kariotipe (Sarosa, 2008). Supriharti (2007) menjelaskan bahwa ada dua gambaran kromosom set dari suatu spesies yaitu: (a) Karyogram, merupakan fotomikrograf kromosom dari gambaran tunggal sel somatis metafase yang dipotong dan disusun pada bagian homolog berdasarkan ukurannya. (b) Idiogram, merupakan grafik gambaran dari karyotipe. Secara umum, idiogram merupakan sediaan yang memperlihatkan komplemen kromosom haploid dari suatu spesies, yang mana idiogram ini merupakan ukuran dari kromosom somatis metafase.  Sastrosumarjo (2006) menjelaskan  bahwa idiogram disusun, pertama – tama dimulai dari kromosom SAT yang kemudian disusun berdasarkan panjang satelit. Setelah itu, dilanjutkan dengan menyusun berdasarkan panjang lengan pendeknya.

Bawang Merah (Allium cepa var. aggregatum L) dan Tembakau

Bawang merah (Allium ascalonicum L) merupakan salah satu anggota dari familia Liliaceae. Tanaman ini merupakan tanaman semusim dan memiliki umbi yang berlapis. Tanaman mempunyai akar serabut, dengan daun berbentuk silinder berongga. Umbi terbentuk dari pangkal daun yang bersatu dan membentuk batang yang berubah bentuk dan fungsi, membesar dan membentuk umbi berlapis. Umbi bawang merah terbentuk dari lapisan-lapisan daun yang membesar dan bersatu. Umbi bawang merah bukan merupakan umbi sejati seperti kentang atau talas. Klasifikasi bawang merah secara jelas, dapat dilihat di bawah ini:

Klasifikasi
Kingdom: Plantae (Tumbuhan)

Subkingdom: Tracheobionta (Tumbuhan berpembuluh)

Super Divisi: Spermatophyta (Menghasilkan biji)

Divisi: Magnoliophyta (Tumbuhan berbunga)

Kelas: Liliopsida (berkeping satu / monokotil)

Sub Kelas: Liliidae

Ordo: Liliales

Famili: Liliaceae (suku bawang-bawangan)

Genus: Allium

Spesies: Allium cepa var. aggregatum L.

Bawang merah merupakan salah satu komoditas sayuran unggulan yang sejak lama telah diusahakan oleh petani secara intensif . Komoditas sayuran ini termasuk ke dalam kelompok rempah tidak bersubstitusi yang berfungsi sebagai bumbu penyedap makanan serta bahan obat tradisional (Deptan, 2005). Anwar dan Iriani, menambahkan bahwa bawang merah juga merupakan salah satu komoditas sayuran unggulan di Jawa Tengah yang mempunyai prospek cukup baik dalam pengembangan agibisnis. Hal ini dapat dilihat pada status usahataninya, oleh petani khususnya di daerah sentra produksi seperti di Kabupaten Brebes bawang merah telah lama diusahakan sebagai usahatani yang bersifat komersial.

Tembakau merupakan tanaman yang termasuk dalam family Solanaceae. Tanaman ini dapat tumbuh sampai dengan 3 m. Daun tanaman tembakau berbentuk bulat lonjong (oval) atau bulat, tergantung pada varietasnya. Daun yang berbentuk bulat lonjong ujungnya  meruncing, sedangkan yang berbentuk bulat, ujungnya tumpul. Daun memiliki tulang-tulang menyirip, bagian tepi daun agak bergelombang dan licin. Lapisan atas daun terdiri atas lapisan palisade parenchyma dan spongy parenchyma pada bagian bawah. Jumlah daun dalam satu tanaman sekitar 28- 32 helai. Berikut adalah klasifikasi tanaman tembakau:

Klass               : Dicotyledonaea
Ordo                : Personatae
Famili               : Solanaceae
Sub Famili        : Nicotianae
Genus               : Nicotianae
Spesies            :Nicotiana tabacum L.

Tanaman tembakau merupakan tanaman berakar tunggang yang tumbuh tegak ke pusat bumi. Akar tunggangnya dapat menembus tanah kedalaman 50- 75 cm, sedangkan akar serabutnya menyebar ke samping. Selain itu, tanaman tembakau juga memiliki bulubulu akar. perakaran akan berkembang baik jika tanahnya gembur, mudah menyerap air,dan subur.

Tanaman Tembakau memiliki bentuk batang agak bulat, agak lunak tetapi kuat, makin ke ujung, makin kecil. Ruas-ruas batang mengalami penebalan yang ditumbuhi daun, batang tanaman bercabang atau sedikit bercabang. Pada setiap ruas batang selain ditumbuhi daun, juga ditumbuhi tunas ketiak daun, diameter batang sekitar 5 cm.

Tembakau merupakan salah satu komoditi pertanian yang cukup pening di Indonesia (Abdulah, 2010). Hal ini dikarenakan, tanaman ini merupakan bahan baku utama dalam pembuatan rokok, sehingga banyak petani yang membudidayakan tanaman ini (Prabowo, 2007). Tanaman ini mempunyai jenis yang beragam (Maulidiana, 2008), sehingga penting untuk mengidentifikasi tanaman ini agar tidak terjadi kesalahan saat produksi untuk industri rokok. Analisis kariotipe, merupakan salah satu strategi yang dapat digunakan dalam identifikasi tersebut.

Kromosom Bawang dan Kromosom Tembakau

Kromosom antar tanaman berbeda antara yang satu dan yang lainnya. Baik dari bentuk, jumlah, dan panjangnya. Allium cepa memiliki jumlah kromosom 2n = 16 (Sastrosumarjo, 2006). Hal ini sangat membantu dalam  mempelajari analisis mitosis pada tanaman, karena jumlahnya yang tidak terlalu banyak. Selain itu, kromosom allium cepa sering digunakan untuk mempelajari analisis mitosis juga karena ia memiliki ukuran kromosom yang besar dan cukup mudah untuk dibuat preparatnya (Stack, 1979).

Tanaman tembakau memiliki kromosom yang lebih kecil dan lebih banyak dibandingkan dengan kromosom bawang merah. Niizeki (1975) menjelaskan bahwa Nicotiana tabacum memiliki jumlah kromosom 2n = 4x = 48, sedangkan N. sylvestris dan N. glutinosa memiliki jumlah kromosom 2n = 2x 24. Wang and Chen (1988) menambahkan bahwa Nicotiana otophora yang merupakan spesies liar tanaman tembakau namun dekat dengan N. tabacum memiliki jumlah kromosom 2n = 2x = 24.

BAHAN DAN METODE

Waktu dan Tempat Pelaksanaan

Pratikum ini dilaksanakan pada hari Selasa, 23 November 2010 di Lab Microtechnique, Departemen AGH, FAPERTA, IPB

Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan dalam pratikum ini adalah:

  • Foto kromosom bawang merah dan tembakau yang sudah diperbesar

Alat – alat yang digunakan dalam pratikum ini adalah:

  • Alat ukur (mistar) dan Benang

Metode Pelaksanaan

  • Perbesar foto preparat kromosom dengan menggunakan mesin fotokopi kemudian diperbanyak beberapa kali
  • Tandai setiap kromosom dengan nomor yang berbeda Gunting tiap kromosom berdasarkan nomor yang telah diberikan
  • Ukurlah lengan panjang dan lengan pendek kromosom. kemudian, hitung panjang total kromosom dan rasio antara lengan panjang dan pendek.
  • Tempatkan data tentang panjang total dan rasio panjang lengan dari setiap kromosom pada diagram pencar (scatter plot), dengan sumbu X = rasio lengan panjang dan lengan pendek; sumbu Y = panjang total kromosom
  • Pasangkanlah kromosom yang terletak berdekatan pada diagram pencar tersebut
  • Urutkan pasangan kromosom berdasarkan panjang total kromosom dari yang terbesar sampai yang terkecil dan rasio panjang lengan dari yang terkecil sampai yang terbesar. Panjang total dan rasio panjang lengan dari sepasang kromosom merupakan nilai rata – rata dari kedua kromosom.
  • Tentukan tipe kromosom dengan rasio panjang lengan (C):

1.      1,0 ≤ C < 1,7 = kromosom metasentrik

2.      1,7 ≤ C < 3,6 = Kromosom submetasentrik

3.      3,0 ≤ C < 7,0 = Kromosom subtelosentrik

4.      ≥ 7,0              = Kromosom telosentrik

  • Membuat idiogramnya

HASIL DAN PEMBAHASAN

Jumlah Kromosom Bawang Merah dan Tembakau

Hasil pengamatan mikroskopis pada kromosom bawang merah dan tembakau yang sudah diperbesar beberapa kali memperlihatkan bahwa jumlah kromosom bawang merah adalah 16 kromosom. Karena bawang merah diketahui diploid maka jumlah kromosom bawang merah dapat ditulis 2n 2x = 16. Hasil ini juga didukung oleh Okumus and Hassan (2000) dan Sastrsumarjo (2006) yang menjelaskan bahwa jumlah kromosom bawang merah adalah 2n = 2x = 16.  Gambar tersebut juga memperlihatkan bahwa jumlah kromosom tembakau adalah 48 kromosom. Karena n = 12, maka jumlah kromosom tembakau dapat ditulis 2n = 4x = 48. Berdasarkan hal tersebut diduga bahwa tembakau yang digunakan merupakan Nicotiana tabacum. Niizeki (1975) dan Wang and Chen (1988) menjelaskan bahwa Nicotiana tabacum memiliki jumlah kromosom 2n = 4x = 48.

Panjang dan Bentuk Kromosom Bawang Merah dan Tembakau

Hasil pengukuran panjang kromosom bawang merah dapat dilihat pada tabel 1. Tabel 1 memperlihatkan bahwa kisaran panjang total kromosom bawang merah adalah 3.5 – 6.3 cm. Kisaran panjang lengan panjang kromosom bawang merah berkisar 2.3 – 3.9 cm, sedangkan kisaran panjang lengan pendek kromosom bawang merah adalah 0.1 – 3 cm. Tabel 1 juga memperlihatkan bahwa tiga tipe kromosom pada bawang merah yaitu metasentrik 11 kromosom, submetasentrik 3 kromosom, dan telosentrik 2 kromosom.

Tabel 1. Panjang Lengan Panjang, Lengan Pendek, Rasio Lengan Panjang dan Pendek Serta Panjang Total Kromosom Bawang Merah

Nomor kromosom p q P total C Tipe kromosom berdasar rasio panjang lengan panjang dan pendek
1 2,1 3,9 6 1,86 submetasentrik
1 2,2 3,8 6 1,73 submetasentrik
2 2,9 3,3 6,2 1,14 metasentrik
2 2,4 2,8 5,2 1,17 metasentrik
3 3 3,2 6,2 1,07 metasentrik
3 3 3,3 6,3 1,10 metasentrik
4 2,7 3 5,7 1,11 metasentrik
4 2,1 2,9 5 1,38 metasentrik
5 1,3 3,5 4,8 2,69 submetasentrik
5 2,8 3,4 6,2 1,21 metasentrik
6 2,3 2,9 5,2 1,26 metasentrik
6 2 2,4 4,4 1,20 metasentrik
7 1,6 2,3 3,9 1,44 metasentrik
7 1,8 2,3 4,1 1,28 metasentrik
8 0,1 3,4 3,5 >7 telosentrik
8 0,1 3,4 3,5 >7 telosentrik

P : Panjang lengan pendek (cm), q : Panjang lengan panjang (cm) P total : panjang total kromosom, C : Rasio panjang lengan panjang dan lengan pendek,

Hasil pengukuran panjang kromosom tembakau dapat dilihat pada tabel 2. Tabel 2 memperlihatkan bahwa kisaran panjang total kromosom tembakau adalah 1 – 2 cm. Sementara itu, kisaran panjang lengan panjang kromosom tembakau adalah 0.5 – 1.3 cm, sedangkan kisaran panjang lengan pendeknya adalah 0.2 – 0.9 cm. Tabel 2. juga memperlihatkan bahwa tembakau memiliki tiga tipe kromosom, yaitu 26 kromosom metasentrik, 11 kromosom submetasentrik dan 11 kromosom subtelosentrik.

Tabel 2. Panjang lengan panjang, lengan pendek, rasio lengan panjang dan pendek serta panjang total kromosom tembakau

Nomor kromosom p q P total C Tipe kromosom berdasar rasio panjang lengan panjang dan pendek
2 0,2 1,3 1,5 6,50 subtelosentrik
1 0,2 0,8 1 4,00 Subtelosentrik
8 0,3 1,1 1,4 3,67 subtelosentrik
9 0,3 1,1 1,4 3,67 subtelosentrik
4 0,3 1 1,3 3,33 subtelosentrik
5 0,3 1 1,3 3,33 subtelosentrik
6 0,3 1 1,3 3,33 subtelosentrik
7 0,3 1 1,3 3,33 subtelosentrik
3 0,3 0,9 1,2 3,00 subtelosentrik
10 0,4 0,6 1 1,50 metasentrik
11 0,4 0,6 1 1,50 metasentrik
12 0,4 0,7 1,1 1,75 submetasentrik
13 0,4 0,8 1,2 2,00 submetasentrik
14 0,4 1 1,4 2,50 submetasentrik
15 0,4 1 1,4 2,50 submetasentrik
16 0,4 1,1 1,5 2,75 submetasentrik
17 0,4 1,12 1,52 2,80 submetasentrik
18 0,4 1,2 1,6 3,00 subtelosentrik
19 0,4 1,4 1,8 3,50 subtelosentrik
20 0,45 1,1 1,55 2,44 submetasentrik
21 0,5 0,5 1 1,00 metasentrik
22 0,5 0,5 1 1,00 metasentrik
23 0,5 0,5 1 1,00 metasentrik
24 0,5 0,6 1,1 1,20 metasentrik
25 0,5 0,6 1,1 1,20 metasentrik
26 0,5 0,6 1,1 1,20 metasentrik
27 0,5 0,6 1,1 1,20 metasentrik
Nomor kromosom p q P total C Tipe kromosom berdasar rasio panjang lengan panjang dan pendek
28 0,5 0,7 1,2 1,40 metasentrik
29 0,5 0,7 1,2 1,40 metasentrik
30 0,5 0,7 1,2 1,40 metasentrik
31 0,5 1 1,5 2,00 submetasentrik
32 0,5 1 1,5 2,00 submetasentrik
33 0,6 0,7 1,3 1,17 metasentrik
34 0,6 0,7 1,3 1,17 metasentrik
35 0,6 0,9 1,5 1,50 metasentrik
36 0,6 1 1,6 1,67 metasentrik
37 0,6 1,1 1,7 1,83 submetasentrik
38 0,7 0,9 1,6 1,29 metasentrik
39 0,7 1 1,7 1,43 metasentrik
40 0,7 1,3 2 1,86 submetasentrik
44 0,8 1,2 2 1,50 metasentrik
43 0,8 1,1 1,9 1,38 metasentrik
41 0,8 1 1,8 1,25 metasentrik
42 0,8 1 1,8 1,25 metasentrik
48 0,9 1,1 2 1,22 metasentrik
47 0,9 1 1,9 1,11 metasentrik
45 0,9 0,9 1,8 1,00 metasentrik
46 0,9 0,9 1,8 1,00 metasentrik

P : Panjang lengan pendek (cm), q : Panjang lengan panjang (cm) P total : panjang total kromosom, C : Rasio panjang lengan panjang dan lengan pendek

Kariotipe Bawang Merah dan Tembakau

Menurut  Swanson  (1957)  kariotipe  adalah  set  kromosom  dasar  suatu  spesies  dan berfungsi  sebagai    karakterasi  yang  lebih  lanjut    terhadap  bentuk,  ukuran  maupun  jumlah kromosom. Kariotipe bawang merah dan tembakau dapat dilihat pada gambar 14 dan 15

Gambar 14. Kariotipe Tanaman Bawang Merah


Gambar 15. Kariotipe Tanaman Tembakau

Idiogram Bawang Merah dan Tembakau

Sastrosumarjo (2006) menjelaskan bahwa idiogram merupakan gambaran diagramatik dari sel kromosom gametik (n) dari suatu spesies dan digunakan untuk membandingkan kariotipe dari suatu spesies dengan spesies lainnya. Beliau juga menjelaskan bahwa idiogram pertama – tama disusun dari kromosom satelit / SAT (sine acido thymonucleinico) dan dideretkan berdasarkan panjang satelit tersebut. Kemudian kromosom – kromosom lainnya disusun berdasarkan panjang lengan pendeknya.

(a)                                                                    (b)

Gambar 18 (a) Idiogram Tanaman Bawang Merah dan (b) Idiogram Tanaman tembakau

Gambar 18 memperlihatkan bahwa tanaman bawang merah memiliki kromosom SAT pada kromosomnya, sedangkan tembakau tidak memilki kromosom SAT. Berdasarkan letak sentromer dan letak SAT maka rumus kariotipe bawang merah dapat ditulis dengan 2n = 10 m + 1 m (SAT) + 3 sm + 2 t, sedangkan rumus kariotipe tembakau dapat ditulis dengan 2n = 26 m + 11 sm + 11 st.

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Bawang merah memiliki jumlah kromosom sebanyak 2n = 2x = 16, sedangkan tembakau memiliki jumlah kromosom sebanyak 2n = 4x = 48.

Kisaran panjang total kromosom bawang merah adalah 3.5 – 6.3 cm, sedangkan kisaran kromosom tembakau adalah 1 – 2 cm.

Bawang merah memiliki rumus kariotipe 2n = 10 m + 1 m (SAT) + 3 sm + 2 t, sedangkan tembakau memiliki rumus kariotipe 2n = 26 m + 11 sm + 11 st.

Saran

Perlu dilakukan analisis kariotipe terhadapa kromosom bawang merah yang telah di iradiasi, sehingga kita dapat melihat perbedaan berbagai bentuk, ukuran, dan jumlah kromosom pada tanaman bawang merah.

PENGARUH KOLKISIN TERHADAP KROMOSOM UJUNG AKAR BAWANG MERAH

Download lengkap pdf Pengaruh kolkisin klik disini

PENGARUH KOLKISIN TERHADAP KROMOSOM UJUNG AKAR BAWANG MERAH


PENDAHULUAN

Latar Belakang

Bawang merah (Allium ascalonicum  L.) merupakan sayuran umbi yang multiguna, dapat digunakan sebagai bumbu masakan, sayuran, penyedap masakan, di samping sebagai obat tradisional karena efek antiseptik senyawa anilin dan alisin yang dikandungnya (Rukmana, 1994). Komoditas sayuran ini termasuk ke dalam kelompok rempah tidak bersubstitusi yang berfungsi sebagai bumbu penyedap makanan serta bahan obat tradisional (Deptan, 2005). Bahan aktif minyak atsiri bawang merah terdiri dari sikloaliin, metilaliin, kaemferol, kuersetin, dan floroglusin (Muhlizah dan Hening-S, 2000).

Rata-rata produksi bawang merah nasional saat ini masih rendah. Rendahnya daya produksi bawang merah antara lain disebabkan karena sedikitnya kultivar-kultivar unggul dan proses pengolahan pertanian yang kurang baik (Rukmana, 1994; Wibowo, 1991). Kultivar-kultivar unggul dapat diperoleh melalui pemuliaan tanaman, diantaranya dengan pemuliaan konvensional, induksi mutasi dan prosedur transgenik. Pemuliaan dengan mutasi dapat dilakukan dengan menggunakan kolkisin pada jaringan meristem (Suryo, 1995). Penggunaan kolkisin dengan konsentrasi yang tepat dapat meningkatkan jumlah kromosom, sehingga tanaman bersifat poliploid. Tanaman yang bersifat poliploid umumnya memiliki ukuran morfologi lebih besar dibandingkan tanaman diploid (Suminah, et al, 2002). Dengan demikian kualitas tanaman yang diberi perlakuan diharapkan lebih baik dibandingkan tanaman diploid.

Setiap jenis tanaman memiliki respon yang berbeda-beda terhadap pemberian kolkisin (Suryo, 1995). Umumnya kolkisin akan bekerja efektif pada konsentrasi 0,01-1% untuk jangka waktu 6-72 jam (Suminah, et al., 2005). Oleh karena itu, penting rasanya untuk mengetahui pengaruh berbagai konsentrasi kolkisin terhadap tanaman, khususnya bawang merah dan bawang bombay.

Tujuan

Tujuan dari dilaksanakannya penelitian ini adalah:

1.      Mengetahui pengaruh pemberian berbagai konsentrasi kolkisisn terhadap jumlah kromosom tanaman bawang merah

2.      Mengetahui pengaruh pemberian berbagai konsentrasi kolkisisn terhadap ukuran sel and inti sel tanaman bawang merah

TINJAUAN PUSTAKA

Bawang Merah (Allium ascalonicum L)

Bawang merah (Allium ascalonicum L) merupakan salah satu anggota dari familia Liliaceae. Tanaman ini merupakan tanaman semusim dan memiliki umbi yang berlapis. Tanaman mempunyai akar serabut, dengan daun berbentuk silinder berongga. Umbi terbentuk dari pangkal daun yang bersatu dan membentuk batang yang berubah bentuk dan fungsi, membesar dan membentuk umbi berlapis. Umbi bawang merah terbentuk dari lapisan-lapisan daun yang membesar dan bersatu. Umbi bawang merah bukan merupakan umbi sejati seperti kentang atau talas.

Bawang merah (Allium ascalonicum  L.) merupakan sayuran umbi yang multiguna, dapat digunakan sebagai bumbu masakan, sayuran, penyedap masakan, di samping sebagai obat tradisional karena efek antiseptik senyawa anilin dan alisin yang dikandungnya (Rukmana, 1994). Komoditas sayuran ini termasuk ke dalam kelompok rempah tidak bersubstitusi yang berfungsi sebagai bumbu penyedap makanan serta bahan obat tradisional (Deptan, 2005). Bahan aktif minyak atsiri bawang merah terdiri dari sikloaliin, metilaliin, kaemferol, kuersetin, dan floroglusin (Muhlizah dan Hening-S, 2000).

Klasifikasi
Kingdom: Plantae (Tumbuhan)

Subkingdom: Tracheobionta (Tumbuhan berpembuluh)

Super Divisi: Spermatophyta (Menghasilkan biji)

Divisi: Magnoliophyta (Tumbuhan berbunga)

Kelas: Liliopsida (berkeping satu / monokotil)

Sub Kelas: Liliidae

Ordo: Liliales

Famili: Liliaceae (suku bawang-bawangan)

Genus: Allium

Spesies: Allium cepa var. aggregatum L.

Kromosom Bawang Merah

Kromosom antar tanaman berbeda antara yang satu dan yang lainnya. Baik dari bentuk, jumlah, dan panjangnya. Allium cepa memiliki jumlah kromosom 2n = 16 (Sastrosumarjo, 2006). Hal ini sangat membantu dalam  mempelajari analisis mitosis pada tanaman, karena jumlahnya yang tidak terlalu banyak. Selain itu, kromosom allium cepa sering digunakan untuk mempelajari analisis mitosis juga karena ia memiliki ukuran kromosom yang besar dan cukup mudah untuk dibuat preparatnya (Stack, 1979).

Kolkisin Menginduksi Poliploidi

Kolkisin (C22H25O6N) merupakan suatu alkaloid berwarna putih yang diperoleh dari umbi tanaman  Colchichum autumnale  L. (Familia Liliaceae) (Suminah, et al., 2002), sedangkan menurut Haryanti, et al. (2009) Kolkisin (C22H25O6N) merupakan alkaloid yang mempengaruhi penyusunan mikrotubula, sehingga salah satu efeknya adalah menyebabkan penggandaan jumlah kromosom tanaman (terbentuk tanaman poliploid).

Kolkisin sering digunakan untuk menginduksi tanaman poliploidi. Menurut Suryo (1995), larutan kolkisin pada konsentrasi kritis tertentu akan menghalangi penyusunan mikrotubula dari benang-benang spindle yang mengakibatkan ketidakteraturan pada mitosis. Suminah (2005) juga menjelaskan bahwa kolkisin ini dapat menghalangi terbentuknya benang-benang spindel pada pembelahan sel sehingga menyebabkan terbentuknya individu poliploidi. Mansyurdin, et al. (2002) memaparkan bahwa semakin tingi konsentrasi kolkisin makin tinggi persentase sel yang tetraploid, tetapi persentase kematian kecambah makin tinggi pula.

BAHAN DAN METODE

Waktu dan Tempat Pelaksanaan

Pratikum ini dilaksanakan dalam dua tahap, yaitu tahap 1 : pemberian kolkisin pada tanaman, dan tahap 2: pengamatan kromosom ujung akar tanaman. Pemberian kolkisin pada tanaman dilaksanakan tiga hari sebelum pengamatan kromosom. pengamatan kromosom ujung akar tanaman bawang merah dilaksanakan pada hari Selasa, 7 Desember 2010 di Lab Microtechnique Departemen AGH, FAPERTA, IPB.

Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan dalam pratikum ini adalah:

  • Akar bawang merah
  • Akar bawang bombay
  • Kolkisin

Alat – alat yang digunakan dalam pratikum ini adalah:

  • Mikroskop
  • Silet
  • Cawan petri
  • Pinset
  • Gelas objek
  • Gelas penutup
  • Bunsen
  • Pensil dengan ujung berpenghapus
  • Tisu

Metode Pelaksanaan

  • Mengecambahkan bawang merah pada kapas basah
  • Meneteskan larutan kolkisin 0,0%; 0,01%; 0,1%; dan 0,5% selama tiga hari
  • Mengamati jumlah kromosom sesuai dengan prosedur analisis mitosis
  • Bandingkan jumlah kromosom setiap perlakuan

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengaruh Kolkisin terhadap Jumlah Kromosom Tanaman Bawang Merah

Hasil pengamatan mikroskopis terhadap jumlah kromosom sel – sel ujung akar bawang merah dengan berbagai dosis kolkisin dapat dilihat pada gambar 19 dan 20.

Hasil pengamatan pada gambar 19 dan 20 menunjukkan bahwa penggunaan kolkisin konsentrasi 0.05%, 0.1%, dan 0.2% dapat meningkatkan jumlah kromosom dan menghasilkan berbagai tingkat ploidi pada kromosom ujung akar bawang merah. Hal yang sama telah dilaporkan oleh Suminah, et al. (2002) yang melaporkan bahwa pemberian kolkisin 1% menyebabkan variasi bentuk, ukuran, dan jumlah pada kromosom ujung akar bawang merah.

Perubahan jumlah kromosom ini disebabkan oleh pemberian kolkisin dengan konsentrasi kritis. Pemberian kolkisin pada konsentrasi kritis tersebut dapat mencegah terbentuknya benang – benang mikrotubuli dari gelendong inti (benang – benang spindel) sehingga perpindahan tahap metafase ke anafase tidak berlangsung dan menyebabkan penggandaan kromosom tanpa terjadi penggandaan dinding sel. Jika konsentrasi tersebut terus dipertahankan, makan penggandaan tersebut dapat terus terjadi. Hal inilah yang pada akhirnya menyebabkan jumlah kromosom dalam inti menjadi lebih banyak dibandingkan sebelumnya dan menghasil variasi tingkat ploidi pada kromosom ujung akar bawang merah. Suryo (2005) menjelaskan bahwa apabila konsentrasi kritis kolkisin terus dibiarkan maka akan terus terjadi pertambahan genom yang penambahannya mengikuti deret ukur.

(a)                                           (b)                                             (c)

Gambar 19. Hasil Pengamatan Mikroskopis Tanpa Pra Perlakuan Sederhana terhadap Kromosom Ujung Akar Bawang Merah pada Dosis (a) 0.05%, (b) 0.1%, dan (c) 0.2%

(a)                                           (b)                                             (c)

Gambar 20. Hasil Pengamatan Mikroskopis dengan Pra Perlakuan Sederhana terhadap Kromosom Ujung Akar Bawang Merah pada Dosis (a) 0.05%, (b) 0.1%, dan (c) 0.2%

Gambar 19 dan 20 juga memperlihatkan bahwa peningkatan jumlah kromosom tidak terjadi pada semua sel ujung akar bawang merah, khususnya pada dosis 0.05%. Daryono (1998) menjelaskan bahwa pemberian kolisin pada konsentrasi 0.01% dengan lama 3, 6, dan 12 jam belum dapat menginduksi pembentukan sel – sel tetraploid pada tanaman melon. Hal ini dapat terjadi pemberian kolkisin pada konsentrasi yang rendah belum dapat menghambat pembentukkan beang – benang gelendong , sehingga proses pemisahan kromosom pada stadium anafase tetap berlangsung dan pada akhirnya, sel tersebut akan tetap diploid. Pemberian kolkisin dengan konsentrasi yang tepat akan dapat mencegaah terpbentuknya benang – benang gelendong yang mengakibatkan perambahan jumlah kromosom (Suryo, 2005).

Pengaruh Kolkisin terhadap Ukuran Sel Tanaman Bawang Merah

Selain mengamati jumlah kromosom ujung akar bawang merah, pada pratikum ini juga dilakukan pengamatan terhadap ukuran sel ujung akar bawang merah. Pengamatannya sendiri hanya membandingkan antar gambar sel ujung akar bawang merah, tanpa dilakukan pengukuran terhadap sel tersebut.

Gambar 21 Kromosom Ujung Akar Bawang Merah dengan Kolkisin 0.1%

Gambar 21 memperlihatkan bahwa sel yang sudah mengalami penggandaan kromosom memilki ukuran sel yang lebih besar dibandingkan sel yang belum mengalami penggandaan kromosom. Daryono (1998) menjelaskan bahwa pemberian kolkisin dapat meningkatkan luas permukaan sel melon 1.7 – 3.4 kali sel semula. Pemberian kolkisin dapat meningkatkan jumlah kromosom pada sel. Peningkatan jumlah kromosom ini dapat menekan dinding sel ke arah luar sehingga semakin lama akan membuat sel semakin besar.

Gambar 22 Kromosom Ujung Akar Bawang Merah yang Pecah

Apabila peningkatan jumlah kromosom terus terjadi, maka dapat menyebabkan dinding sel pecah karena tidak mampu menampung jumlah kromosom yang terlalu banyak. Pecahnya dinding sel akibat peningkatan jumlah kromosom dapat dilihat pada gambar 23.

Gambar 23 Pembesaran pada Akar Bawang Merah akibat Pemberian Kolkisin

Peningkatan ukuran sel akibat pemberian kolkisin juga dapat dilihat dari terjadi pembesaran pada ukuran akar tanaman bawang. Pembesaran pada akar bawang merah akibat pemberian kolkisin dapat dilihat pada gambar ….. Haryanti (2009) menjelaskan bahwa pemberian kolkisin menyebabkan ukuran sel tanaman kacang hijau lebih besar namun menjadi lebih pendek.

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Pemberian kolkisin pada ujung akar bawang merah dapat mempengaruhi jumlah kromosom ujung akar bawang merah. Pemberian kolkisin tersebut meningkatkan jumlah dan menyebabkan variasi ploidi kromosom ujung akar bawang merah

Pemberian kolkisin mempengaruhi ukuran sel ujung akar tanaman bawang merah. Pemberian kolkisin tersebut meningkatkan ukuran sel ujung akar bawang merah dan membuat akar bawang merah lebih besar namun lebih pendek.

Saran

Perlu dilakukan penanaman bawang merah yang sudah diberi perlakuan kolkisin di lapang, agar dapat melihat pengaruh pemberian kolkisin tersebut terhadap pertumbuhan tanaman bawang merah.

Perlu dilakukan percobaan mengenai teknik pemberian kolkisin dan lama waktu pemberiannya terhadap bawang merah, sehingga didapatkan hasil yang optimal dalam penggunaan kolkisin pada tanaman bawang merah.

DAFTAR PUSTAKA

BPPP Deptan. 2005. Prospek dan rah Pengembangan Agrobisnis Bawamg Merah. Jakarta. 25 hal.

Daryono B. S. 1998. Pengaruh kolkisin terhadap pembentukan sel – sel melon tetraploid. Buletin Agro Industri. (5) : 2 – 11.

Mansyurdin, Hamru, dan D. Murni. 2002. Induksi tetraploid pada tanaman cabai merah keriting dan cabai rawit dengan kolkisin. Stigma. 12 (3) : 297 – 300Sastrosumarjo, S., Yudiwanti, S. I. Aisyah, S. Sujiprihati, M. Syukur, R. Yunianti. 2006. Panduan laboratorium, hal. 261. Dalam S. Sastrosumarjo (Ed.) Sitogenetika Tanaman. IPB Press. Bogor

Sri, H., R. B. Hastuti, N. Setiari, dan A. Banowo. 2009. Pengaruh kolkisin terhadap pertumbuhan, ukuran sel metafase dan kandungan protein biji tanaman kacang hijau (Vigna radiata (L) Wilczek). Jurnal Penelitian Sains & Teknologi. 10 (2) : 112 – 120.

Sastrosumarjo, S. 2006. Panduan laboratorium, hal. 38 – 63. Dalam S. Sastrosumarjo (Ed.) Sitogenetika Tanaman. IPB Press. Bogor.

Stack S. M., and D. E. Comings. 1979. The cromosomes and DNA of Allium cepa. CHROMOSOMA. 70:161 – 181

Suminah, Sutarno, A. D. Setyawan. 2002. Induksi poliploidi bawang merah (Allium ascalonicum L.) dengan pemberian kolkisin. BIODIVERSITAS. 3 (1) : 174 – 180.

Suprihati, D., Elimasni, E. Sabri. 2007. Identifikasi karyotipe terung belanda (Solanum betaceum Cav.) kultivar Brastagi Sumatera Utara. Jurnal Biologi Sumatera Utara. 2(1): 7 – 11.

Suryo, H. 2007. Sitogenetika. Gajah Mada University Press. Yogyakarta. 446 hal.

PENGARUH INDUKSI MUTASI IRADIASI SINAR GAMMA PADA PADI, CABAI, SORGUM, DAN KEDELAI

download lengkap pdf Pengaruh Iradiasi klik disini….!!!

PENGARUH INDUKSI MUTASI IRADIASI SINAR GAMMA PADAPADI, CABAI, SORGUM, DAN KEDELAI

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Padi, sorgum, kedelai, dan cabe merupakan termasuk komoditi penting di Indonesia. Luas pertanaman padi di Indonesia diperkirakan mencapai 11–12 juta ha, yang tersebar di berbagai tipologi lahan seperti sawah (5,10 juta ha), lahan tadah hujan (2,10 juta ha), ladang (1,20 juta ha), dan lahan pasang surut (Susanto, et al., 2003). Sorgum merupakan merupakan salah satu komoditi unggulan untuk meningkatkan produksi bahan pangan dan energi, karena keduanya dapat diintegrasikan proses budidayanya dalam satu dimensi waktu dan ruang (Sungkono, et al., 2009). Kebutuhan   kedelai secara nasional per tahun 2004 sebanyak 2.955.000 ton sedangkan produksi dalam negeri hanya 1.878.898 ton (PDIN BATAN). Pada  saat  tertentu,  kebutuhan  cabai  sangat tinggi  sehingga  produksi  nasional  tidak  mampu memenuhi  permintaan  yang  selalu  bertambah  dari  tahun ke tahun (Suharsono, et al., 2009).

Pengembangan varietas unggul pada tanaman padi, sorgum, kedelai, dan cabai perlu terus dilakukan agar dapat memenuhi kebutuhan masyarakat. Salah satu cara yang dapat dilakukan dalam pengembangan varietas unggul adalah dengan melakukan induksi mutasi dengan iradiasi sinar gamma. Induksi mutasi dengan iradiasi sinar gama dapat digunakan dalam pengembangan varietas unggul tanaman anyelir (Aisyah, et al., 2009), dan sorgum.

Mutasi adalah perubahan materi genetik, yang merupakan sumber pokok dari semua keragaman genetik dan merupakan bagian dari fenomena alam (Aisyah, 2006). Mutasi dapat terjadi secara spontan di alam, namun peluang kejadiannya sangat kecil, yaitu sekitar 10-6 (Aisyah, 2009). Induksi mutasi dapat dilakukan dengan menggunakan mutagen kimia seperti EMS (ethylene methane sulfonate), NMU (nitrosomethyl urea), NTG (nitrosoguanidine), dan lain-lain) atau mutagen  fisik  (seperti  sinar gamma,  sinar X, sinar neutron dan lain-lain). Akan tetapi mutasi dengan iradiasi pada bagian vegetatif  tanaman memperlihatkan hasil  yang  lebih  baik  dibandingkan  perlakuan  dengan mutagen  kimia (Aisyah, 2009).

Dosis iradiasi yang digunakan untuk menginduksi keragaman sangat menentukan keberhasilan terbentuknya tanaman mutan. Broertjes  dan  Van  Harten  (1988)  melaporkan kisaran  dosis  radiasi  sinar  gamma  pada  berbagai  jenis tanaman hias,  dan  untuk  tanaman  anyelir  kisaran  yang telah  dicobakan  berada  pada  selang yang masih  cukup lebar, yaitu  antara 25-120 gray. Jika iradiasi dilakukan pada benih, pada umumnya kisaran dosis yang  efektif lebih tinggi dibandingkan jika dilakukan pada bagian tanaman lainnya. Semakin banyak kadar oksigen dan molekul air (H2O) dalam materi yang diiradiasi, maka akan semakin banyak pula radikal bebas yang terbentuk sehingga tanaman menjadi lebih sensitif (Herison, et al., 2008). Untuk  itu maka perlu dicari  dosis  optimum  yang  dapat  efektif menghasilkan tanaman mutan  yang pada  umumnya  terjadi  pada  atau  sedikit  dibawah  nilai LD50  (Lethal  Dose  50).  LD50  adalah  dosis  yang menyebabkan  50%  kematian  dari  populasi  yang diradiasi.

Tujuan

Tujuan dari dilakukannya pratikum ini adalah:

1.      Mengetahui pengaruh berbagai dosis iradiasi sinar gamma terhadap pertumbuhan benih tanaman padi, kedelai, sorgum, dan cabai

2.      Mengetahui tingkat radiosensitivitas benih tanaman padi, kedelai, sorgum, dan cabai

3.      Mengetahui LD50 benih tanaman padi, kedelai, sorgum, dan cabai

TINJAUAN PUSTAKA

Tanaman Padi

Padi merupakan tanaman pangan berupa rumput berumpun. Tanaman ini berasal daru dua benua, yaitu Asia dan Afrika Barat tropis dan subtropis. Luas pertanaman padi di Indonesia diperkirakan mencapai 11–12 juta ha, yang tersebar di berbagai tipologi lahan seperti sawah (5,10 juta ha), lahan tadah hujan (2,10 juta ha), ladang (1,20 juta ha), dan lahan pasang surut (Susanto, et al., 2003). Padi merupakan bahan makanan yang menghasilkan beras. Bahan makanan ini merupakan makanan pokok bagi sebagian besar penduduk Indonesia.

Terdapat 25 spesies Oryza. Jenis yang paling terkenal adalah O. sativa dengan dua subspesies. Pertama, adalaj Japonica (padi bulu) yang ditanam di daerah subtropis. Kedua, indica (padi cere) yang ditanam di daerah tropis. Adaptasi Japonica yang berkembang di beberapa daerah di Indonesia disebut sebagai subspesies javanica.

Kegiatan penelitian tanaman padi sawah dengan teknik mutasi telah banyak dilakukan, institusi BATAN sendiri telah berhasil menciptakan varietas baru melalui pemuliaan dengan teknik mutasi ini. Contoh keberhasilan tersebut adalah dilepaskannya beberapa varietas padi diantaranya adalah; Atomita 1, Atomita 2, Atomita 3, Atomita 4, Situgintung, Cilosari, Woyla, Meraoke, Kahayan, Winongo, Diah Suci, Yuwono dan Mayang. Beberapa varietas unggul tersebut telah dimanfaatkan dalam program persilangan padi.

Tanaman Kedelai

Kedelai merupakan tanaman pangan berupa semak yang tumbuh tegak. Kedelai jenis liar (Glycine ururiencis) merupakan kedelai yang menurunkan berbagai kedelai yang ada pada saat ini, yaitu (Glycine max (L) Merril). Kedelai  merupakan   komoditas   pertanian   yang   sangat   penting.  Kedelai dapat dikonsumsi langsung dan dapat juga digunakan sebagai bahan baku agroindustri  seperti   tempe, tahu, tauco, kecap,susu kedelai  dan untuk keperluan industri pakan ternak. Kebutuhan kedelai nasional Indonesia meningkat tiap tahunnya. Saat ini kebutuhan perkapita  mencapai   13,41 kg.   Kebutuhan   kedelai   secara   nasional   per   tahun   2004 sebanyak 2.955.000 ton sedangkan produksi dalam negeri hanya 1.878.898 ton (PDIN BATAN).

Jumlah ketersediaan varietas unggul kedelai di Indonesia hingga sekarang masih terbatas. Karena itu BATAN dalam peran sertanya memperbanyak varietas unggul   terus melaksanakan kegiatan penelitian untuk memecahkan masalah nasional tersebut. pemuliaan mutasi  kedelai  dimulai  pada  tahun 1977.  Sampai  dengan  tahun 1998 dengan memanfaatkan teknik mutasi radiasi  telah dihasilkan 3 vareietas unggul  kedelai yaitu Muria dan Tengger, yang dirilis pada tahun 1987 dan varietas Meratus yang dirilis pada tahun 1998. Hasil dari kegiatan litbangyasa di bidang kekacangan ini agak lambat karena penelitian  lebih difokuskan pada varietas padi  yang merupakan bahan pangan utama dan lebih memerlukan perhatian untuk mencukupi kebutuhan pangan nasional.

Pada tahun 2004 yang lalu BATAN kembali merilis varietas unggul baru kedelai setelah  beberapa tahun tidak merilis varietas sejak tahun 1998. Varietas baru ini merupakan   hasil   persilangan   dari   galur  mutan   No.214 dengan  Galur  Mutan 23-D (dihasilkan dari iradiasi   sinar Y terhadap varietas Guntur). Varietas  ini  diberi  nama Rajabasa dan dilepas sebagai varietas unggul melalui SK Menteri Pertanian No. 171/KPTS/LB 240/3/2004.

Tanaman Sorgum

Sorgum (Sorghum bicolor L.) adalah tanaman serealia yang potensial untuk dibudidayakan dan dikembangkan, khususnya pada daerah-daerah marginal dan kering di Indonesia. Keunggulan sorgum terletak pada daya adaptasi agroekologi yang luas, tahan terhadap kekeringan, produksi tinggi, perlu input lebih sedikit serta lebih tahan terhadap hama dan penyakit dibading tanaman pangan lain. Selain itu, tanaman sorgum memiliki kandungan nutrisi yang tinggi, sehingga sangat baik digunakan sebagai sumber bahan pangan maupun pakan ternak alternatif. Terkait dengan energi, di beberapa negara seperti Amerika, India dan Cina, sorgum telah digunakan sebagai bahan baku pembuatan bahan bakar etanol (bioetanol). Sorgum merupakan merupakan salah satu komoditi unggulan untuk meningkatkan produksi bahan pangan dan energi, karena keduanya dapat diintegrasikan proses budidayanya dalam satu dimensi waktu dan ruang (Sungkono, et al., 2009).

Sejumlah galur mutan tanaman sorgum dengan sifat-sifat agronomi unggul  seperti tahan rebah, genjah, produksi tinggi, kualitas biji baik, dan lebih tahan terhadap kekeringan telah dihasilkan dan dikoleksi sebagai plasma nutfah di PATIR-BATAN. Bekerjasama dengan Departemen Pertanian, penelitian dilanjutkan untuk pengujian secara multi lokasi dan multi musim, sebelum akhirnya galur-galur mutan diusulkan untuk dilepas menjadi varietas sorgum baru. Pengujian dilakukan di beberapa Propinsi termasuk Jabar, Jateng, DIY, Jatim, NTB, NTT, Sultra, Sulut, and Gorontalo.

Tanaman Cabai

Cabai (Capsicum spp.) berasal dari dunia baru, spesies C. annum berasal dari meksiko, C. frutescens, C, baccatum, C. chinense, dan C. pubescens berasal dari Amerika Selatan. Lebih dari 100 spesies Capsicum telah diidentifikasi. Klasifikasi speies – speies tersebut berdasarkan pada karakter morfologi (utama bunga), dan dapa tidaknya dilakukan persilangan antar spesies, serta biji hibrida yang fertil. Pemuliaan cabai pertama dilakukan di Amerika tropis untuk kultivar cabai manis, sedangkan untuk cabai pedas, pemuliaannya baru berkembang akhir – akhir ini (Sanjaya, et al., 2002) .

Cabai merah (Capsicum annum) merupakan salah satu jenis  sayuran penting yang bernilai ekonomis tinggi dan cocok untuk dikembangkan di  daerah tropika seperti di Indonesia. Cabai sebagian besar digunakan untuk konsumsi rumah tangga dan sebagiannya untuk ekspor dalam bentuk kering, saus, tepung dan lainnya. Pada  saat  tertentu,  kebutuhan  cabai  sangat tinggi  sehingga  produksi  nasional  tidak  mampu memenuhi  permintaan  yang  selalu  bertambah  dari  tahun ke tahun (Suharsono, et al., 2009).

Induksi Mutasi Fisik dalam Pemuliaan Tanaman

Pemuliaan tanaman merupakan ilmu pengetahuan yang bertujuan untuk memperbaiki sifat tanaman, baik secara kualitatif maupun kuantitatif. Pemuliaan tanaman bertujuan untuk menghasilkan varietas tanaman dengan sifat-sifat (morfologi, fisiologi, biokimia, dan agronomi) yang sesuai dengan sistem budidaya yang ada dan tujuan ekonomi yang diinginkan. Pemuliaan tanaman akan berhasil jika di dalam populasi tersebut terdapat banyak variasi genetik. Variasi genetik dapat diperoleh dengan beberapa cara, yaitu koleksi, introduksi, hibridisasi, dan induksi mutasi (Crowder, 1986). Pemuliaan tanaman secara konvensional dilakukan dengan hibridisasi, sedangkan pemuliaan secara mutasi dapat diinduksi dengan mutagen fisik atau mutagen kimia.  Pada umumnya mutagen fisik dapat menyebabkan mutasi pada tahap kromosom, sedangkan mutagen kimia umumnya menyebabkan mutasi pada tahapan gen atau basa nitrogen (Aisyah, 2006)

Mutasi adalah suatu proses dimana suatu gen mengalami perubahan struktur (Crowder, 1986), sedangkan menurut Poehlman and Sleper (1995) mutasi adalah suatu proses perubahan yang mendadak pada materi genetik dari suatu sel, yang mencakup perubahan pada tingkat gen, molekuler, atau kromosom. Induksi mutasi merupakan salah satu metode yang efektif untuk meningkatkan keragaman tanaman (Wulan, 2007). Mutasi gen terjadi sebagai akibat perubahan dalam gen dan timbul secara spontan. Gen yang berubah karena mutasi disebut mutan.

Mutasi  memiliki arti penting bagi pemuliaan tanaman, yaitu (1) Iradiasi memungkinkan untuk meningkatkan hanya satu karakter yang diinginkan saja, tanpa mengubah karakter yang lainnya. (2) Tanaman yang secara umum diperbanyak  secara vegetatif pada umumnya bersifat heterozigot yang dapat menimbulkan keragaman yang tinggi setelah dilakukannya iradiasi. (3) Iradiasi merupakan satu-satunya cara yang dapat dilakukan untuk meningkatkan keragaman pada tanaman yang steril dan apomiksis (Melina, 2008). Mutasi juga dapat menghasilkan karagaman yang lebih cepat dibandingkan pemuliaan secara konvensional. Selain itu, mutasi juga dapat menghasilkan keragaman yang tidak dapat diprediksi dan diduga. Hal ini sangat baik dalam perkembangan tanaman hias. Pemuliaan dengan mutasi, selain mempunyai beberapa keunggulan juga memiliki beberapa kelemahan, dimana sifat yang diperoleh tidak dapat diprediksi dan ketidakstabilan sifat-sifat genetik yang muncul pada generasi berikutnya (Syukur, 2000).

Aplikasi induksi mutasi dengan mutagen fisik dapat dilakukan melalui beberapa teknik, yaitu (a) iradiasi tunggal (acute iradiation), (b) chronic irradiation, (c) iradiasi terbagi (frationated irradiation), dan (d) iradiasi berulang (Misniar, 2008). Iradiasi tunggal adalah iradiasi yang dilakukan hanya dengan satu kali penembakan sekaligus. Chronic irradiation adalah iradiasi dengan penembakan dosis rendah, namun dilakukan secara terus-menerus selama beberapa bulan. Iradiasi terbagi adalah radiasi dengan penembakan yang seharusnya dilakukan hanya satu kali, namun dilakukan dua kali penembakan dengan dosis setengahnya sedangkan radiasi berulang adalah radiasi dengan memberikan penembakan secara berulang dalam jarak dan waktu yang tidak terlalu lama.

Dosis iradiasi yang digunakan untuk menginduksi keragaman sangat menentukan keberhasilan terbentuknya tanaman mutan. Broertjes  dan  Van  Harten  (1988)  melaporkan kisaran  dosis  radiasi  sinar  gamma  pada  berbagai  jenis tanaman hias,  dan  untuk  tanaman  anyelir  kisaran  yang telah  dicobakan  berada  pada  selang yang masih  cukup lebar, yaitu  antara 25-120 gray. Jika iradiasi dilakukan pada beni, pada umumnya kisaran dosis yang  efektif lebih tinggi dibandingkan jika dilakukan pada bagian tanaman lainnya. Semakin banyak kadar oksigen dan molekul air (H2O) dalam materi yang diiradiasi, maka akan semakin banyak pula radikal bebas yang terbentuk sehingga tanaman menjadi lebih sensitif (Herison, et al., 2008). Untuk  itu maka perlu dicari  dosis  optimum  yang  dapat  efektif menghasilkan tanaman mutan  yang pada  umumnya  terjadi  pada  atau  sedikit  dibawah  nilai LD50  (Lethal  Dose  50).  LD50  adalah  dosis  yang menyebabkan  50%  kematian  dari  populasi  yang diradiasi.

Radiasi Sinar Gamma

Radiasi adalah pancaran energi melalui suatu materi atau ruang dalam bentuk panas, partikel, atau gelombang elektromagnetik (foton) dari suatu sumber energi (BATAN, 2008). Radiasi energi tinggi adalah bentuk-bentuk energi yang melepaskan tenaga dalam jumlah yang besar dan kadang-kadang disebut juga radiasi ionisasi (BATAN, 2008) karena ion-ion dihasilkan dalam bahan yang dapat ditembus oleh energi tersebut (Crowder, 1986). Radiasi dapat menginduksi terjadinya mutasi karena sel yang teradiasi akan dibebani oleh tenaga kinetik yang tinggi, sehingga dapat mempengaruhi atau mengubah reaksi kimia sel tanaman yang  pada akhirnya dapat menyebabkan terjadinya perubahan susunan kromosom tanaman (Poespodarsono, 1988).

Radiasi memiliki beberapa tipe, yaitu radiasi sinar X, radiasi sinar gamma, dan radiasi sinar ultra violet (Crowder, 1986). Radiasi sinar gamma dipancarkan dari isotop radio aktif, panjang gelombangnya lebih pendek dari sinar X, dan daya tembusnya adalah yang paling kuat. Hidayat, (2004) mengatakan bahwa sinar gamma merupakan bentuk sinar yang paling kuat dari bentuk radiasi yang diketahui, kekuatannya hampir 1 miliar kali lebih berenergi dibandingkan radiasi sinar X.

BAHAN DAN METODE

Waktu dan Tempat Pelaksanaan

Penanaman benih hasil iradiasi berbagai konsentrasi ditanam pada hari Selasa, 13 Desember 2010 di Lab Pemuliaan Tanaman, Departemen Agronomi dan Hortikultura, FAPERTA, IPB.

Bahan dan Alat

Bahan – bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah:

1.      Benih cabai

2.      Benih padi

3.      Benih sorgum

4.      Benih kedelai

5.      Media tanam jadi

Alat – alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah:

1.      Tray perkecambahan

2.      Label

3.      Alat tulis

4.      Alat ukur

5.      Gamma chamber 4000A

Metode Pelaksanaan

1.      Masukkan benih padi, cabai, sorgum, dan kedelai ke dalam plastik

2.      Radiasi benih – benih tersebut ke dalam gamma chamber 4000A dengan sumber radiasi Co60

3.      Kecambahkan benih dalam tray perkecambahan

4.      Amati daya tumbuh dan tinggi tanaman

5.      Bandingkan antar perlakuan

6.      Buat kurva respon LD50

HASIL DAN PEMBAHASAN

LD50 pada Benih Padi, Kedelai, Sorgum, dan Cabai

Nilai LD50 dapat diperoleh dengan mengetahui pola respon daya tumbuh tanaman terhadap berbagai dosis iradiasi. Gambar 24 memperlihatkan berbagai respon daya tumbuh benih tanaman padi, kedelai sorgum, dan cabai.

(a)                                                                    (b)

(c)                                                                      (d)

Gambar 24. Kurva Respon Daya Tumbuh Brnih (a) Padi, (b) Kedelai, (c) Sorgum, dan (d) Cabai.

Gambar 24 memperlihatkan bahwa semakin tingi dosis iradiasi, dapat menurunkan daya tumbuh tanaman. Menurunnya daya hidup tanaman disebatkan karena adanya efek deterministik akibat iradiasi sinar gamma. Efek deterministik adalah efek yang disebabkan karena kematian sel akibat paparan radiasi (PPIN BATAN, 2008) (gambar 25). Efek deterministik timbul bila dosis yang diterima tanaman di atas dosis ambang (threshold dose) dan umumnya timbul beberapa saat setelah iradiasi. Tingkat keparahan efek deterministik akan meningkat bila dosis yang diterima lebih besar dari dosis ambang.

Gambar 25. Tanaman Cabai yang Gagal Tumbuh Akibat Iradiasi Sinar Gamma

Gambar 24 juga memperlihatkan respon daya tumbuh benih sorgum dan cabai sama – sama menghasilkan respon linear, sedangkan benih padi dan kedelai menghasil respon daya tumbuh kuadratik dan modified power. Persamaan masing – masing respon daya tumbuh, dan LD 50 nya dapat dilihat pada tabel 3.

Tabel 3. LD50 pada Pada Benih Tanaman Padi, Kedelai, Sorgum, dan Cabai

Tanaman Persamaan Kurva Respon Kurva LD50 (Gy)
Padi y = 87.200424 – 0.026250303x- 0.00012054545 (x2) Quadratic Fit 515.298
Kedelai y = 70.751567 (0.99771429x) Modified Power 260.284
Sorgum y = 87.6975 – 0.10383333x Linear Fit 422.397
Cabai y = 102.13376 – 0.126588x Linear Fit 457.285

Tabel 3 memperlihatkan bahwa benih padi menghasilkan LD50 yang paling besar diantara yang benih lainnya yaitu 515.296 Gy. LD50 terkecil dihasilkan oleh benih kedelai, yaitu 260.284 Gy. Benih padi varietas Super Basmati memiliki LD50 sebesar 223 Gy (Cheema and Atta, 2003). Karthika and Lakshmi (2006) menjelaskan dalam laporannya bahwa benih kedelai CO1 dan CO2 memiliki LD50 sebesar 620 dan 583 Gy. Human and Sihono (2010) melaporkan bahwa benih sorgum memiliki LD50 sebesar 504 Gy.

LD50 pada benih di atas pada umunya tinggi, hal ini mengindikasikan bahwa baenih – benih tersebut memiliki radiosensitivitas yang rendah. Hal ini diduga karena kandungan air pada benih – benih tersebut sudah sangat rendah. Semakin banyak kadar oksigen dan molekul air (H2O) dalam materi yang diiradiasi, maka akan semakin banyak pula radikal bebas yang terbentuk sehingga tanaman menjadi lebih sensitif (Herison, et al., 2008). Rendahnya LD50 pada benih kedelai diantara benih lainnya diduga karena benih kedelai lebih cepat mengalami kerusakan. Hal ini karena benih kedelai memiliki kandungan protein yang tinggi dibandingkan benih – benih lainnya.

Tinggi Tanaman

Tinggi tanaman padi, kedelai, sorgum, dan cabai pada 14 MST dapat dilihat pada gambar 26. Gambar 26 memperlihatkan bahwa pada semua tanaman, semakin tinggi dosis iradiasi dapat menurunkan tinggi tanaman. Wuryan (2009) mengemukakan bahwa iradiasi sinar gamma berpengaruh nyata menurunkan rata-rata tinggi planlet beberapa genotipe krisan. Aisyah (2006) juga menjelaskan bahwa menurunnya tinggi kecambah adalah indikator yang paling umum digunakan untuk melihat efek mutagen, baik fisik maupun kimia.

Gambar 26. Grafik Tinggi Benih Padi, Kedelai, Sorgum, dan Cabai pada Berbagai Dosis Iradiasi.

Penurunan tinggi tanaman tersebut dapat terjadi karena iradiasi dapat menyebabkan rusaknya kromosom tanaman, sehingga mengakibatkan terganggunya tanaman tersebut. Ionisasi akibat iradiasi dapat menyebabkan pengelompokan molekul – molekul sepanjang jalur ion yang tertinggal karena iradiasi yang dapat menyebabkan mutasi gen atau kerukan kromosom (Aisyah, 2006).

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Iradiasi sinar gamma dapat menurunkan daya hidup padi, kedelai, sorgum, dan cabai. Terdapat 3 pola respon daya hidup yang dihasilkan dalam percobaan ini, yaitu: linear pada benih sorgum (y = 87.6975 – 0.10383333x ) dan cabai (y = 102.13376 – 0.126588x), kuadratik pada benih padi (y = 87.200424 – 0.026250303x – 0.00012054545 (x2)), dan modified power pada benih kedelai (y = 70.751567 (0.99771429x)).

Benih padi menghasilkan LD50 yang tertinggi yaitu 515.298, sedangkan LD50 terendah dihasilkan oleh benih kedelai, yaitu 260.284. Benih sorgum dan cabai menghasil LD50 yang hampir sama, yaitu 422.397 dan  457.285 Gy. Iradiasi sinar gamma juga dapat menurunkan tinggi kecambah benih padi, kedelai, sorgum, dan cabai.

Saran

Perlu dilakukan pengamatan sitologis terhadapa kecambah benih – benih yang diiradiasi, agar dapat terlihat jika terdapat mutasi baik pada tingkat gen atau tingkat kromosom.

DAFTAR PUSTAKA

Aisyah, S. I. 2006. Mutasi induksi, hal. 159 – 178. Dalam S. Sastrosumarjo (Ed.) Sitogenetika Tanaman. IPB Press. Bogor.

Aisyah, S. I., H. Aswidinoor, A. Saefuddin, B. MArwoto, dan S. Sastrosumarjo. 2009. Induksi mutasi pada stek pucuk anyelir (Dianthus caryophyllus Linn.) nelalui iradiasi sinar gamma. J. Agron. Indonesia. 37 (1) : 62 – 70.

BATAN. 2008. Radiasi. http://www.batan.go.id/organisasi/kerjasama.php. 19 Desember 2008.

Cheema, A. A. and B. M. Atta. 2003. Radiosensitivity studies in Basmati rice. Pak. J. Bot. 35 (2) : 197 – 207.

Crowder, L. V. 1986. Mutagenesis. Hal 322 – 356. Dalam Soetarso (Ed). Genetika Tumbuhan. Gadjah Mada University Press. Jogjakarta.

Herison, C., Rustikawati, Sujono H. S., Syarifah I. A. 2008. Induksi mutasi melalui sinar gamma terhadap benih untuk meningkatkan keragaman populasi dasar jagung (Zea mays L.). Akta Agrosia 11(1):57-62.

Hidayat, D. 2004. Terungkapnya Asal-Usul Sinar Kosmis. Tempo. 5 November 2004.

Human, S. and Sihono. 2010 Sorghum breeding for improved drought tolerance using induced mutation wiyh gamma irradiation. J. Agron. Indonesia. 38 (2) : 95 – 99

Karhika, R. and B. S. Lakshmi. 2006. Effect of gamma rays and EMS on two varieties of soybean. Asian Journal of Plant Sciences. 5 (4) : 721 – 724.

PDIN BATAN. Kedelai Varietas Unggul Baru Hasil Pemuliaan Mutasi Radiasi. http://www.warintek.ristek.go.id/nuklir/kedelai.pdf. [9 Januari 2011].

Poehlman, J. M., and D. A. Sleper. 1995. Breeding Field Crops. Iowa State University Press. Ames. 432 p.

Poespodarsono, S. 1988. Dasar-Dasar Ilmu Pemuliaan Tanaman. PAU IPB dan LSI-IPB. Bogor. 168 hal.

PPIN BATAN. 2008. Radiasi. http://www.batan.go.id/FAQ/faq_radiasi.php. [31 Oktober 2009]

Sanjaya, L., G. A. Wattimena, E. Guharja, M. Yusuf, H. Aswidinnoor, dan P. Stam. 2002. Keragaman ketahanan aksesi Capsicum terhadap antraknose (Colletotrichum capsici) berdasarkan penanda RAPD. Jurnal Bioteknologi Pertanian. 7 (2) : 37 – 42.Susanto, U., A. A. Daradjat, dan B. Suprihatno. 2003. Perkembangan pemuliaan padi sawah di Indonesia. Jurnal Litbang Pertanian. 22(3):125-131

Soedjono, S. 2003. Aplikasi mutasi induksi dan variasi somaklonal dalam pemuliaan tanaman. Jurnal Litbang Pertanian. 22(2) : 70-78.

Suharsono, M. Alwi, A. Purwito. 2009. Pembentukkan tanaman cabai haploid melalui induksi ginogenesis dengan menggunakan serbuk sari yang diiradiasi sinar gamma. J. Agron. Indonesia. 37 (2) : 123 – 129.

Sungkono, Trikoesoemaningtyas, D. Wirnas, D. Sopandie. S. Human. M. A. Yudiarto. 2009. Pendugaan parameter genetik dan seleksi galur mutan sorgum (Sorhum bicolor (L.) Moench) di Tanah Masam. J. Agron. Indonesia. 37 (3) : 220 – 225.

Syukur, S. 2000. Efek Iradiasi Gamma pada Pembentukan Variasi Klon dari Catharantus roseus [L.] Don. Risalah Pertemuan Ilmiah Penelitian dan Pengembangan Teknologi Isotop dan Radiasi. Biochemistry Biotechnology Lab. Andalas University Padang. Padang. 33-37.

In Situ Hybridization: GISH and FISH

In Situ Hybridization: GISH and FISH


Download pdf lengkap FISH dan GISH klik disini …!!!

PENDAHULUAN

Analisis sitogentika klasik sudah mulai digantikan penggunaan dengan teknik in situ hybridization. In situ hybridization merupakan teknik cytochemical untuk menentukan letak spesifik sekuen DNA atau RNA dalam suaut organisme (McFadden, 1995). In situ hybridization (ISH) sudah banyak digunakan dan merupakan teknik yang sangat penting dalam berbagai penelitian molekuler. Teknik ini dapat memungkinkan kita untuk menentukan lokasi fisik sekuen DNA di dalam kromosom dengan tepat. Teknik ini memanfaatkan sekuens DNA yang berulang sebagai label radioactive atau biotinylatel probes untuk menentukan letak sekuens tersebut di dalam kromosom (Devi, et al. 2005).

Prosedur dalam mengidentifikasi kromosom dengan ISH memungkinkan kita untuk dapat menggunakan sinyal berpendar yang dapat mengidentifikasi sekuen, kromosom, segment kromosom yang spesifik atau seluruh set kromosom dalam gambaran yang mudah dilihat dan baik (Kato, et al. 2005). Penting bagi kita untuk dapat membedakan penyebaran sekuen berulang pada genom, gambaran perpasangan genom pada sel tunggal, dan untuk mengalisis perilaku kromosom. Teknik – teknik sitogenetika merupakan komponen yang sangat diperlukan dalam mempelajari organisasi suatu genom dan asosiasinya dengan dengan kromatin.

FLUORESCENT IN SITU HYBRIDIZATION

Teknik in situ hybridization  telah mengalami berbagai macam modifikasi. Salah satunya adalah dengan dipergunakannya molekul berpendar dalam teknik tersebut (Devi, et al. 2005). Lokasi yang diberi molekul tersebut, nantinya akan berpendar dan akhirnya pendarannya dapat dilihat dengan menggunakan fluorescent microscop. Hal inilah yang membuat lokasi fisik gen pada kromosom dapat dengan tepat ditentukan. Teknik ini biasa disebut sebagai Fluorescent In Situ Hybridization (FISH). Kelebihan teknik ini dibandingan dengan teknik ISH adalah dapat lebih cepat dalam mendekteksi lokasi gen atau DNA, memiliki resolusi yang tinggi, dan sentitif. Hasil analisa dengan FISH dapat dilihat pada gambar 1.

Gambar 1. Hasil Analisa FISH pada 10 Pasang Kromosom Jagung

Teknik FISH biasa digunakan untuk membedakan kromosom nonhomolog di dalam genom (Kato, et al. 2005). Prosedur ini penting untuk mendeteksi adanya kerusakan pada kromosom, untuk menentukan kasus aneuploid, untuk mempelajri perilaku kromosom, dan untuk menentukan lokasi fisik sekuen DNA berluang pada genom, lokus, atau gen introgesi. FISH dapat dipakai untuk mendeteksi sekuen nucleid acid  dengan label probe berpendar yang disatukan secara spesifik untuk melengkapi sekuen target dalam sel utuh.

Terdapat 2 metode pewarnaan dalam FISH, yaitu metode langsung dan metode tiak langsung (Devi, et al. 2005). Metode langsung dengan menggunakan fluorochrome-labelled nucleotide sebagai penanda probe, sedeangkan metode tidak langsung menggunakan biotin, digoxigenin, dan dinitrophenol (DNP) sebagai reporter molekul yang nanti akan terdeteksi oleh fluocrhome-conjugated avidin atau antibodi. Metode langsung tidak menggunakan immunochemical sehingga dapat dapat lebih cepat dan menghasilkan resolusi yang baik. Berikut adalah tahapan – tahapan dalam menggunakan FISH (Moter and Gobel, 2000):

1.      Probe dan labeling

Probes untuk FISH harus spesifik, sensitif, dan mudah untuk maruk ke dalam jaringan. Terdapat tiga tipe probe, yaitu oligonucleotide, double-stranded DNA, dan single – stranded DNA (Mcfadden, 1995). Tipe probe oligonucleotide berukuran antara 15 dan 30 bp. Probe yang pendek dapat lebih mudah mengkses target, tetapi ia hanya dapat membawa sedikit label. Terdapat cara yang berbeda dalam melakukan labeling. Cara langsung atau cara tidak langsung. Cara langsung lebih umum digunakan karena lebih cepat, murah, dan mudah.

2.      Fluorescent dyes

Pewarna yang umum digunakan untuk FISH dalam microbiology adalah turunan dari fluorescein (fluorescein-isothiocyanate, 5-(-6)carboxyfluorescein-N-hydroxyuccimide-ester) dan turuna dari rodamine (Tetramethyl-rhodamine-isothiocyanate, texas red) dan baru – baru ini menggunakan pewarna cyanine seperti Cy3 dan Cy5.  Pendaran berwarna biru dapat dihasilkan oleh diamidines aromatic seperti 4,6-diamidino-2-phenylidole dihyrochloride (DAPI).

3.      Ribosomal RNA (rRNA) sebagar target untuk FISH

Molekul rRNA yang umum digunakan dalam bidang mikrobiologi adalah 16S rRNA. Molekul lainnya yang umum digunakan adalah seperti 5S dan 18S-5,8S-26S rRNA

4.      Fixation

Fiksasi dapat dibantu dengan menggunakan agen pengndap seperti etanol dan metanol, agen cross-linking seperti aldehid, atau kombinasi antara keduanya. Fiksasi yang baik sangat menentukan hasil dari FISH. Fiksasi yang baik harus bisa mendapatkan penetrasi probe yang baik, semaksimal mungkin dalam menyimpan RNA target, dan menjaga keutuhan sel dan morfologinya. Umumnya, larutan 3 -4 % (v/v) formaldehid atau paraformaldehid baik untuk makteri geram-negatif, sedangkan untuk organisme geram positif dapat digunakan etanol (50%), etanol:formalin (9:1) atau perlakuan pemanasan.

5.      Spesimen preparation dan pretreatment

Spesimen yang lebih baik dapat diperoleh dengan memberikan agen pelapis pada permukaannya. Bahan kimia yang dapat digunakan diantaranya adalah gelatin. Pra perlakuan yang dapat dilakukan diantaranya adalah dengan perlakuan enzimatik dengan isozyme dan lysostaphin. Prosedur pra perlakuan dapat meningkatkan kemampuan probe untuk mengakses target dan mengurangi banding yang tidak spesifik.

6.      Hybridization

Hibridisasi harus dilakukan dalam kondisi yang tepat. Hibridisasi merupakan step yang penting dalam prosedur FISH. Hibridisasi dilakukan di chamber yang gelap dan lembab. Temperatur yang digunakan antara 37°C – 50°C. Waktu yang digunakan bervariasi antara 30 menit sampai beberapa jam. Kemudian, dibilas denganair destilasi. Untuk mengurangi jumlah racun dapat digunakan beberapa konsentrasi garam atau bahkan formamide. Terakhir, slide dibilas kembali dengan air dingin, kemudian keringkan, pasang, dan dokumentasi. Berbagai tahapan – tahapan tersebut dapat dilihat pada gambar 2 dan 3

Gambar 2. Tahapan – Tahapan Analisa FISH pada Mikroorganisme

Gambar 3. Hasil Analisa FISH pada Tanaman Pisang

Lusiyanti, et al (2006) menjelaskan bahwa secara umum, proses FISH diawali dengan dehidrasi  slide yang telah ditetesi larutan kromosom metafase ke dalam larutan serial etanol 70%, 90 % dan 100 % selama waktu tertentu. Selanjutnya  slide dikeringkan (aged) di atas hot-plate suhu 65ºC selama 1,5 jam. Di lain pihak  whole  chromosome probe  sebanyak 1 µl dalam  buffernya divortex dan disentrifuse kemudian didenaturasi  pada suhu  65ºC dan disimpan dalam waterbath suhu 37ºC selama 45 menit (30-60 menit).  Slide berisi kromosom didenaturasi dengan menginkubasinya dalam larutan formamida dalam  water-bath suhu 65ºC selama 1,5 menit dan dicuci berturut-turut dengan serial alkohol 70% dingin, 90% dua kali dan 100 % selama 5 menit.

Proses hibridisasi dilakukan dengan meneteskan  probe pada  slide yang telah didenaturasi kemudian ditutup dengan  coverslip serta bagian pinggir diolesi lem kuning untuk mencegah udara masuk (penguapan).  Slide diletakkan dalam  lunch box berwarna gelap dan diinkubasi pada suhu 37 ºC selama 16 jam. Setelah proses hibridisasi, coverslip dibuka dan slide direndam dalam  waterbath  suhu  45ºC selama 30 menit. Selanjutnya direndam berturut-turut dalam kopling jar berisi  stringency wash solution dua kali, larutan 1x SSC dua kali dan akhirnya larutan detergen selama 4 menit. Setelah dikeringkan,  slide ditetesi dengan DAPI dan pengamatan translokasi dilakukan di bawah mikroskop epi-fluorescence. Prosedur teknik FISH dapat berbeda-beda tergantung dari produsen probe kromosom yang digunakan.

Prosedur FISH juga telah banyak mengalami modifikasi. Hal ini sangat tergantung mengenai tujuan yang ingin dicapai oleh masing – masing peneliti. Modifikasi – modifikasi tersebut diantaranya adalah : 1) Tyr-FISH, 2) Three-dimensional FISH using optical-sectioning microscopy, 3) FISH on super-strerched chromosomes, dan 4) FISH on DNA fibers ( Jiang and Gill, 2006)

GENOME IN SITU HYBRIDIZATION

Selain menggunakan molekul berpendar, modifikasi juga dapat dengan menggunakan total genom DNA sebagai probe dalam in situ hybridization yang biasa disebut Genomic in situ hybridization (GISH) (Devi, et al. 2005). Metode ini digunakan untuk memeriksa penyebaran genomic DNA interspesies dan organisasi sekuensnya. Banyak dari sekuens DNA dalam 2 atau lebih genom dipelajari karena memiliki cukup perbedaan sehingga penggunaan probe genom dapat digunakan untuk membedakan diantara mereka.

Metode GISH secara luas digunakan dalam teknik sitogenetika sebagai metode langsung untuk membedakan genom tetua dan menganalisis organisasi genom pada hibrida intersepsifik, spesies aloploid, lintasan introgesi interspesifik (Kato, et al. 2005). Penanda seluruh DNA genomik digunakan sebagai probe pada teknik ini. Label tersebut digunakan bersama dengan unlabel DNA genomik dari spesies lain sebagai agen penghalang. Sekuen kromosom yang umumnya untuk kedua spesies berkontribusi untuk menganalisis spesimen yang digabungkan dengan unlabel DNA menyebabkan label probe hanya untuk satu dari dua set kromosom.

Genom gandum yang aloploidi secara luas dipelajari dengan GISH (gambar 4). Teknik memungkinkan kita untuk mengidentifikasi kromatin alien yang terintrogesi dari spesies yang berbeda sehingga baik digunakan untuk mempelajari perpasangan dan rekombinasi kromosom antara genom yang berbeda. Membedakan antara dua genom yang jauh lebih mudah dibandingkan dengan membedakan dua genom yang berasal dari genus yang sama. Oleh karenanya itu, aga sulit untuk mengidentifikasi tiga genom yang mirip pada gandum yang aloheksaploid.

Gambar 4. Hasil Analisa GISH pada Tanaman Gandum

Pendekatan baru dilakukan untuk mengatasi hal tersebut yaitu dengan melabel seluruh DNA genomik Thinopyrum intermedium dan Triticum urartu dengan digoxigenin-11-dUTP dan melabel seluruh DNA genomik Aegilops tauschii dengan biotin-16-dUTP dengan metode nick-translation. Teknik ini merupakan teknik yang cukup baik yang dapat digunakan untuk membedakan genom konstitutf dan variasi dalam alopoliplid pada berbagai jenis tanaman. Selain pada gandum, teknik GISH juga telah dugunakan pada genom tanaman pisang (Harrison, et al., 1998) (Gambar 5).

Gambar 5. Hasil Analisa GISH pada Tanaman Pisang

PENGGUNAAN FISH DAN GISH

Penggunaan in siu hibridization mamalia sudah jauh lebih berkembangkan dibandingkan penggunannya pada tanaman. Namun, sekarang teknik – teknik tersebut telah digunakan untuk penelitian pada tanaman, khususnya pada program pemuliaan tanaman. Pertama kali teknik ini digunakan pada tanaman gandum, namun sekarang teknik- teknik ini sudah berhasil digunakan pada berbagai tanaman, baik monokitol atau dikotil. Beberapa penggunaan teknik – teknik tersebut diantaranya adalah:

a.       Pemetaan kromosom

FISH telah digunakan pada banyak tanaman untuk mengidentifikasi kromosom secara akurat dengan menggunakan sekuens spesifik antar spesies, ribosomal gen (rRNA), dan sekuens – sekuen DNA yang unik. FISH menggunakan fluorochrome memungkinkan untuk menggambarkan poliploidi yang satu famili, seperti 5S dan 18S-5,8S-26S rRNA untuk menentukan lokasi mereka di dalam kromosom. Lokasi fisik gen seperti 5S dan 18S-26S rRNA dalam kromosom sedah dilaporkan terdapat pada gandum (Mukai, Endo, and Gill, 1990), tomat, barley, bawang putih, dan lain – lain. Pada kapas, banyak copy gen dipetakan oleh kromosom pada saat meiosis. Baru – baru ini, FISH digunakan untuk memetakan ribosomal gen (rRNA), mikrosatellite, dan tranposable DNA pada bit. FISH juga sudah digunakan untuk memetakan tandem sekuen berulang MR68 pada kromosom jagung dan juga digunakan untuk menentukan lokasi sekuen DNA berulang pada sub lengan kromosom pada Bassica sp. Hal ini memungkin kita untuk dapat mengidentifikasi dan memberikan informasi baru tentang struktur genom dan evolusinya.

b.      Analisis Genom

GISH memungkinkan kita untuk melakukan karakterisasi genom atau kromosom tanaman hibrida, spesies alopoliploid, dan rekombinasi kromosom hasil persilangan, sehingga kita dapat menguraikan keturunan dari tanaman hibrida dan tanaman poliploid tersebut.

Multicolour FISH (mFISH) dengan memanfaatkan probe seluruh DNA genome memungkinkan pendekatan untuk membedakan setiap genom. mFISH menggunakan berbagai macam pewarna berpendar untuk mewarnai probe yang berbeda dalam satu waktu. Hal ini menjadikan teknik ini menjadi sangat baik untuk investigasi homologi genome antara spesies poliploid dan nenek moyangnya yang diploid. Teknik ini juga memungkinkan kita untuk dapt mengidentifikasi seluruh kromosom tertentu pada genom amphidiploid.

c.       Hubungan filogenetik

GISH sangat baik untuk digunakan dalam mempelajari filogenetika dan taksonomi. Hal ini karena GISH dapat membedakan dan mengetes hubungan genom dari tanaman liar dengan tanaman budidaya, sehingga kita bisa mendapatkan informasi yang menarik mengenai DNA diantara kedua spesies tersebut. GISH juga memberikan data mengenai distribusi fisik dari sekuen tersebut, baik yang seperti biasa atau berbeda antara spesies untuk probe dan spesies yang digunakan untuk mendukung probe DNA. Informasi – informasi tersebut dapat digunakan untuk mendukung dan memperbaiki berbagai teori mengenai filogenetika, hibridisasi, dan diversifikasi dari tanaman spesies. Selama pemuliaan tanaman masih meliputi rekonstitusi genome, maka informasi – informasi tersebut akan terus diperlukan.

d.      Deteksi kromatin alien

FISH dan GISH dapat digunakan untuk mengidentifikasi dan mengkarakterisasi kromosom alien, segmen kromosom, dan gen pada program pemuliaan tanaman. Metode tersebut dapat menggambarkan dan menghitung hal – hal tersebut pada hibrida liar dan amphidiploid tidak hanya pada saat metafase tetapi juga pada saat interfase. FISH telah digunakan untuk mengidentifikasi amphidiploid parsial yang berasal dari persilangan gandum dengan Thinopyrum intermedium dan Lophopyrum elongatum dengan ketahanan terhadap BYDV dan mosaik virus. GISH telah digunakan untuk mengkonfirmasi keberadaan substitusi alien monosomic pada lromosom H. Bulbosum

e.       Deteksi Aberasi Kromosom (gambar 6)

In situ hybridization memfasilitasi kita untuk dapat mendiagnosis dan mengidentifikasi kerusakan kromosom pada manusia dan hewan. Teknik memungkinkan kita untuk mengidentifikasi kerusakan kecil pada kromosom yang tidak dapat terdeksi oleh teknik banding yang biasa. FISH dapat dengan akurat menidentifikasi hampir semua trisomik pada autosom dan kromosom sex abnormal dapa manusia, sedangkan GISH telah digunakan untuk mendeteksi translokasi kromosom akibat fusi antara Nicotiana plumbaginifolia dan protoplas Petunia hybrida hasil iradiasi sinar gamma.

Gambar 6. Hasil Analisa In Situ Hybridization pada Translokasi Kromosom

f.       Menentukan kromosom spesifik pada tanaman

Dasar penentuan kariotipe adalah ukuran kromosom, indeks sentromer, bentuk banding. Namun, dasar – dasar tersebut kurang dapat digunakan untuk kromosom yang memiliki morfologi yang mirip. FISH atau PRINS (primed in situ labelling) dapat menjadi solusi permasalahan tersebut. FISH telah digunakan untuk menganalisis struktur dari kromosom B pada gandum, sedangkan GISH telah digunakan menggambarkan lebih baik kemiripan antara kromosom A dan B pada gandum.

Teknik – teknik tersebut sudah sangat membantu untuk secara simultan memetakan berbagai DNA sekuens yang berbeda dan alokasi gen pada genome. Metode probe genom melengkapi berbagai metode analisis genom yang sudah ada, memberikan data novel genom dan hubungan diantaranya, termasuk identifikasi terhadapa tetua atau nenek moyang dari persilangan yang tidak diketahui attau pada berbagai spesies poliploid, informasi mengenai wilayah genomik pada berbagai spesies yang berbeda, dan memungkinkan identifikasi yang lebih jelas mengenai parpasangan saat meiosis dan translokasi diantara genom dalam poliploid dan hibrida. Penggunaan FISH pada variasi somaklonal sangat membantu dalam mengidentifikasi dan mengerti perubahan kromosom selama proses kulur jaringan

Namun, masih terdapat keterbatan pada teknik – teknik ini. mFISH hanya dapat digunakan dengan baik apabila setidaknya diketahui nenek moyang spesiesnya. Selain itu, mFISH juga kurang sensitif dan menggambarkan tingkatan resolusi yang lebih rendah dibandingkan FISH. Genom yang memiliki hubungan yang dekat dalam alopoliploidi tidak dapat teridentifikasi dengan baik dengan metode GISH

DAFTAR PUSTAKA

McFadden, G. I. 1995. In situ hybridization. Methode in Cell Biology. 49:165-184.

Devi, J., J. M. Ko, B. B. Seo. 2005. FISH and GISH: Modern cytogenetic techniques. Indian Journal  of Biotechnology. 4:307-315.

Kato, A., J. M. Vega, F. Han, J. C. Lamb, and J. A. Birchler. 2005. Advances in plant chromosome identification and cytogenetic techniques. Current Opinion in Plant Biology. 8:148-154.

Moter, A. And U. B. Gobel. 2000. Invited rewiew fluorescent in situ hybridization (FISH) for direct visualization of microorganisms. Journal of Microbiological Methods. 41:85-112

Lusiyanti Y., I. Indrawati, dan S. Purnami. 2006. Pengenalan teknik FISH untuk deteksi aberasi kromosom translokasi akibat radiasi pengion. Buletin Alaura. 8 (2) : 53 – 63.

Jiang, J. and B. S. Gill. 2006. Current status and the future of hybridization (FISH) in plant genome research. GENOME. 49:1057-1068.

Mukai Y., T. R. Endo, and B. S. Gill. 1990. Physical mapping of the 5S rRNA multigene family in common wheat. The Journal of Heredity. 81(4):290-295

Harisson, P. H., J. Osuji,. R. Hull., G. Harper, A. D’hont, and F. Carreel. 1998. Fluorescent in situ fluorescence in situ hybridization of plant chromosomes: illuminating the Musa genome. INIBAP Annual Report. Montpellier. P.26 – 29.

Chromosome Behaviour

PENDAHULUAN

Sejarah Perkembangan Kromosom

Pada permulaan abad ke-17 ketika pertama – tama mikroskop digunakan oleh R. Hooke (1653 – 1703), Grew (1641 – 1712), dan Malpighi (1628 – 1694). Mereka merupakan pelopor dari dilakukannya penelitian – penelitian mengenai sel. Selanjutnya Schleiden (1883) sebagai ahli botani dan Schwann (1839) sebagai ahli Zoologi menegaskan bahwa sel adalah unit dasar atau terkecil dari struktur dan fungsi di dalam semua mahluk hidup. Pendapat ini terkenal sebagai teori sel dari Shleiden dan Schwann (1838 – 1839). Dengan menjadi lebih sempurnanya serta kemampuan teknologi yang sangat pesat sehingga dalam tahun 1858 Remak dan Virchow dapat memberi ketegasan bahwa semua sel itu terjadi karena adanya pembelahan sel dari sel sebelumnya.

Adanya fertilisasi pertama kali diketahui oleh Newport (1854), Pringsheim (1856) dan Thuret (1857). Gamet – gamet tersebut akhirnya dinyatakan sebagai sebuah sel (sel kelamin) oleh Scheigger – Seidel (1865) dan La Vallette St. George (1865).  Hertwig, pada tahun 1875 menegaskan bahwa gamet – gamet yang bersatu (mengalami fertilisasi) berasal dari tetuanya masing – masing yang berbeda satu sama lain. Kemudian Hertwig (1875) dan Strasburger (1877) menegaskan bahwa inti sel (nukleus) memiliki peranan yang penting pada fertilisasi dan pembelahan sel. Dengan demikian terbentuklah konsep epigenesis yang menegaskan bahwa setiap organisme baru merupakan suatu kreasi baru yang dihasilkan dari pertumbuhan zigot.

Flemming (1882) untuk pertama kali memberikan nama kromatin pada bagian dari nukleus yang dapat menghisap warna. Nama kromosom diberikan pertama kali oleh Waldeyer pada tahun 1882 untuk benda – benda halus yang berbentuk panjang atau pendek seperti cacing yang dapat dilihat di dalam nukleus. Flemming (1880, 1882) dan Van Beneden (1883) melihat bahwa setiap kromosom membelah secara longitudinal diwaktu pembelahan inti. Terbentuknya benang – benang spindle (gelendong inti) pada mulanya dilihat oleh Kovalevski (1871), Fol (1873), dan Butschli (1875). Kemudian Van Beneden (1884) dan Heuser (1884) melihat bahwa kromosom – kromosom anakan hasil pembelahan kromosom, masing – masing bergerak ke arah kutub sel yang berlawanan. Selanjutnya Rabl (1885) dan Th. Boveri (1885) berpendapat bahwa setiap spesies memiliki jumlah kromosom yang tetap.

Jika pada fertilisasi dihasilkan keturunan yang memiliki jumlah kromosom yang double, maka dapat diduga bahwa sebelum dua organisme mengalami pembuahan, jumlah kromosom yang dimiliki sebelumnya harus dijadikan setengahnya terlebih dahulu. Proses ini akhirnya dikenal sebagai pembelahan reduksi (meiosis) yang berlangsung selama gametogenesis pada hewan dan sporogenesis pada tumbuhan. Hal ini dikemukakan oleh Strasburger (1888), Overton (1893), Henking (1891), Ruckert (1891), dan Farmer (1894). Karena adanya pengaruh Roux (1883) dan Weismann (1889), pada umumnya diakui bahwa kromosom merupakan bahan dasar dari keturunan. Pendapat ini diakui oleh Wilson yang pada tahun 1900 menerbitkan karya ilmiahnya yang berjudul “The Cell in Development and Heritance” (“Sel dalam perkembangan dan Keturunan”). Karya ilmiah ini diterbitkan tepat pada saat prinsip keturunan dari mendel ditemukan kembali.

Penampilan Genetika

Apabila kita berdiskusi mengenai keturunan, biasanya kita mencari jejak sejarah genetika kembali ke masa Aristoteles dan Hippocrates, yaitu dua orang ahli filsafat yang berasal daru Yunani. Pada avad ke-18, mereka telah menyadari bahwa setiap individu memiliki persamaan dengan nenek moyangnya atau tetuanya. Kolreuter yang telah banyak melakukan persilangan pada tumbuh – tumbuhan antara tahun 1761 – 7166 mengemukakan  bahwa hibrida (keturunan hasil dari persilangan) biasanya memiliki sifat antara dari kedua tetuanya. Ia juga menekankan bahwa terdapat persamaan sifat antara hibrida tersebut dengan tetua resiproknya. Gaertner (1772 – 1850) menegaskan bahwa varibilitas yang lebih besar terdapat pada generasi kedua dan seterusnya bila dibandingkan dengan generasi pertama yang dihasilkan dari fertilisasi. Semua pendapat tersebut merupakan latar belakang dari suatu seri percobaan yang dilakukan oleh Gregor Mendel (1822 – 1884) pada tahun 1856. Mendel melaporkan semua hasil percobaannya pada tanaman ercis (Pisum sativum) dalam suatu pertemuan ilmiah dari Perhimpunan Alam Brno pada tahun 1865, yang dipublikasikan pada tahun berikutnya. Mendel berhasil merumuskan beberapa konsep keturunan yang sangat terkenal karena ia tidak mempertimbangkan kebanyakkan sifat – sifat  invidu yang dipelajarinya, melainkan hanya memusatkan perhatiannya pada beberapa sifat kontras yang tidak banyak jumlahnya.

Mendel menghitung banyaknya individu yang memiliki sifat berbeda yang timbul dari setiap persilangan yang ia buat. Ia juga menduga bahwa sebuah serbuk sari membuahi sebuah sel telur. Mendel berhasil menyusun hukum – hukum keturunan yang didasarkan atas adanya faktor – faktor keturunan yang sifatnya pada saat itu belum diketahui. Tetapi Mendel dapat memberikan penegasan bahwa faktor keturunan itu terdapat tunggal di dalam setiap gamet dan dalam keadaan double di dalam zigot. Juga dikatakan bahwa faktor – faktor keturunan tersebut dapat memperlihatkan pengaruh yang berlawanan, yang akhirnya Ia sebut sebagai alel. Johansen (1909), seorang ahli Botani berkebangsaan Swedia kemudian mengubah istilah faktor keturunan tersebut menjadi gen.

Selama tiga puluh lima tahun hasil pekerjaan Mendel tidak mendapatkan perhatian. Selama waktu tersebut, teori evolusi Darwin lah yang berkembang. Walaupun tidak ada persetujuan umum tentang mekanisme keturunan dan masih dibutuhkan keterangan yang lebih jelas mengenai bagian mana dari kromosom yang ikut mengambil peranan. Namun pada tahun 1900, Correns, De Vries, dan von Tchermak dapat menemukan kembali dan menguatkan hasil penemuan Mendel.

Teori Kromosom Tentang Keturunan

Pada tahun 1901, Montgomery yang bekerja dengan menggunakan belalang dapat menunjukkan bahwa kromosom berada dalam pasangan – pasangan dengan bentuk dan ukuran yang mudah dibedakan antara yang satu dengan yang lainnya. Juga dapat dibuktikan bahwa sinapsis (berpasangannya kromosom homolog). Hal tersebut terkait dengan kromosom – kromosom yang berasal dari tetua jantan dan tetua betina. Winiwarter (1901) dapat mengambil kesimpulan bahwa bivalen (sepasang kromosom homolog) dalam pembelahan meiosis letaknya berdampingan dan tidak berpasangan pada ujung – ujungnya seperti yang diduga oleh Weismann sebelumnya.

Selanjutnya pada tahun 1902, Correns menjelaskan bahwa ada hubungan yang sangat dekat antara pemisahan gen – gen berdasarkan Mendel dengan reduksi kromosom nya, sehingga mereka mengambil kesimpulan bahwa letak gen – gen berada di dalam kromosom. Namun demikian, seperti halnya de Vries, pendirian mereka bahwa kromosom – kromosom yang berasal dari tetua jantan dan tetua betina memisah ke kutub sel yang berlawanan selama meiosis, tidak dapat dibenarkan. Dalam tahun itu juga, Guyer menyatakan dalam dua buah makalahnya bahwa kromosom memisah secara random, demikian pula halnya dengan gen – gennya, seperti yang telah dikemukakan oleh Mendel sebelumnya.

Sutton dan Boveri pada tahun 1903 berhasil memperlihatkan dengan jelas berdasarkan data sitologis dan genetis bahwa benar terdapat hubungan antara kromosom dan keturunan. Hipotesis ini terkenal sebagai hipotesis korelasi gen dan pemindahan kromosom dari Sutton – Boveri. Dasar dari hipotesis ini adalah sebagai berikut:

1.      Dalam sel somatis, ada dua kelompok kromosom yang serupa, yaitu kromosom yang berasal dari tetua betina dan kromosom yang berasal dari tetua jantan. Terdapatnya kromosom – kromosom dalam pasangan homolognya adalah sejajar dengan terdapatnya gen – gen dalam pasangan.

2.      Kromosom memiliki sifat morfologi yang tetap sepanjang pembelahan sel; begitu juga dengan gen – gennya, yang menunjukan kontinuitas yang sama.

3.      Selama meiosis, kromosom – kromosom homolog saling berpasangan yang kemudian anggota dari pasangan – pasangan tersebut memisah secara bebas dan acak ke sel – sel gametnya. Gen – gen juga memisah secara bebas dan acak sebelum terbentuknya gamet.

4.      Setiap kromosom atau pasangan kromosom memiliki peranan tertentu di dalam kehidupan dan perkembangan individu.

Sutton kemudian menambahkan bahwa ada kalanya gen – gen tidak dapat memisah secara bebas, yaitu ketika gen – gen terangkai sempurna di dalam kromosom. Adanya hubungan antara sifat keturunan tertentu dengan kromosom tertentu juga dikemukakan oleh McClung, Stevens, Wilson, dan lain – lain antara tahun 1901 dan 1906 yang membuktikan bahwa serangga Hemiptera dan Orthoptera betina memiliki sebuah kromosom lebih banyak dibandingkan dengan yang jantan. Dikatakan bahwa semua sel telur mengandung kromosom X, sedangkan spermatozoanya hanya setengahnya yang mengandung kromosom X. Sehubungan dengan hal tersebut, kromosom zigot betina adalah XX, sedangkan kromosom zigot jantan adalah XO. Akan tetapi, pada mahluk jantan lain seperti kumbang, serangga, dan mamalia ditemukan kromosom yang lebih kecil, yaitu kromosom Y, sehingga kromosom zigot jantan adalah XY, sedangkan kromosom zigot betinanya tetap XX. Pada burung dan Lepidoptera, keadaannya terbalik, dimana yang jantan memiliki kromosom XX, sedangkan yang betina memiliki satu kromosom X dan yang satunya menyerupai kromosom Y.

Sel dan Siklus Sel

Sel merupakan unit organisasi terkecil yang menjadi dasar kehidupan suatu organisme. Semua fungsi kehidupan diatur dan berlangsung di dalam sel. Karena itulah, sel dapat berfungsi secara autonom asalkan seluruh kebutuhan hidupnya terpenuhi. Pada mahluk hidup eukariot, terdapat struktur inti yang disebut nukleus dan ada juga bagian sitoplasma. Pada sitoplasma terdapat berbagai organel lain, seperti mitchondria, plastid, badan golgi, ribosom, dan lain – lain, sedangkan di dalam nukleus (inti sel), terdapat benang – benang yang menyerupai cacing yang disebut kromosom yang di dalamnya terdapat bahan materi genetik mahluk hidup. Gabungan dari nukleus dan sitoplasma disebut protoplasma (Gambar 1).

Gambar 1. Sel Tumbuhan Eukariot

Kromosom memiliki peranan yang sangat penting bagi keberlangsungan suatu mahluk hidup, karena kromosom merupakan alat pengangkutan gen – gen yang dipindahkan dari suatu sel ke sel yang lainnya, dan dari generasi yang satu ke generasi yang lainnya. Pemindahan gen – gen tersebut dilakukan pada saat siklus sel. Siklus sel merupakan proses duplikasi secara akurat untuk menghasilkan jumlah DNA kromosom yang cukup banyak dan mendukung segregasi untuk menghasilkan dua sel anakan yang identik secara genetik atau empat sel anak yang hanya memiliki separuh jumlah kromosom dari sel sebelumnya. Proses ini berlangsung terus-menerus dan berulang – ulang (siklik). Siklus sel dapat dibedakan menjadi empat fase yaitu gap – 1 (fase G1), sintesis (fase S), dan gap – 2 (G2). Dan mitosis atau meiosis (fase M) (gambar 2). Lamanya waktu siklus sel berbeda – beda antar mahluk hidup. Siklus sel pada tanaman pada umumnya berlangsung selama 17 – 32 jam. Lamanya waktu untuk siklus sel lengkap dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu respirasi sel, kandungan DNA inti, dan jenis tanaman. Semakin banyak kandungan DNA inti, menyebabkan semakin lama waktu siklus sel dan tanaman dikotil pada umumnya memiliki waktu yang lebih lama untuk siklus sel nya dibandingkan pada tanaman monokotil.

Gambar 2. Siklus Sel Eukariot

Fase mitosis pada umumnya merupakan fase siklus sel yang memiliki waktu yang paling pendek dibandingkan dengan fase G1, G2, sintesis, dan juga meiosis. Siklus sel pada tanaman yang pada umumnya 17 – 32 jam, fase mitosis hanya memakai setengah sampai beberapa jam saja. Pada ujung akar bawang merah, fase mitosis hanya memerlukan waktu 83,7 menit.

Dalam siklus sel terjadi proses pembelahan sel yaitu pembelahan mitosis dan pembelahan meiosis. Perilaku kromosom berbeda pada saat mitosis dan pada saat meiosis. Pembelahan mitosis adalah pembelahan sel dimana terjadi pembelahan dan pembagian sel nukleus beserta kromosom – kromosom di dalamnya. Nukleus yang tadinya hanya ada satu akan menjadi dua nukleus anakan yang sama. Proses pembelahan nukleus dinamakan kariokinesis. Kariokinesis ini akan diikuti oleh pembelahan sel, sehigga satu sel induk akan menjadi dua sel anakan. Proses pembelahan sel ini dinamakan sitokinesis. Kariokinesis dan sitokinesis yang terjadi secara berkesinambungan menyebabkaninformasi genetik di dalam semua sel somatis suatu individu selalu tetap.

Pembelahan meiosis merupakan pembelahan sel yang spesifik karena hanya terjadi pada saat pembentukan gamet. Jumlah kromosom yang diturunkan kepada keturunannya menjadi separuhnya saja haploid (n) dari yang tadinya diploid (2n) yang disebut juga sebagai pembelahan reduksi. Namun, setelah fertilisasi (bergabungnya antar gamet haploid) akan terbentuk kembali zigot yang diploid (2n). informasi genetik dari tetua yang satu akan memisah secara teratur ke dalam masing – masing gamet yang nantinya akan tercampur dengan informasi genetik dari gamet yang berasal dari tetua yang lainnya.

PERILAKU KROMOSOM PADA MITOSIS

Pembelahan mitosis adalah pembelahan sel dimana terjadi pembelahan dan pembagian sel nukleus beserta kromosom – kromosom di dalamnya. Nukleus yang tadinya hanya ada satu akan menjadi dua nukleus anakan yang sama. Proses pembelahan nukleus dinamakan kariokinesis. Kariokinesis ini akan diikuti oleh pembelahan sel, sehigga satu sel tetua akan menjadi dua sel anakan. Proses pembelahan sel ini dinamakan sitokinesis. Kariokinesis dan sitokinesis yang terjadi secara berkesinambungan menyebabkan informasi genetik di dalam semua sel somatis suatu individu selalu tetap.

Siklus mitotik sebuah sel dapat dibedakan menjadi dua bagian, yaitu stadium istirahat (interfase) dan stadium pembelahan (mitosis). Interfase sendiri dapat dibedakan kembali menjadi tiga fase, yaitu fase gap satu (G1), fase sintesis (S), dan fase gap 2 (G2). Sedangkan stadium mitosis sendiri juga dibedakan kembali menjadi empat fase, yaitu profase, metafase, anafase, dan telofase. Namun ada juga yang menambahkan metakinesis diantara profase dan metafase.

Interfase

Interfase atau stadium istirahat dalam siklus sel termasuk fase yang berlangsung lama karena pada tahap ini berlangsung fungsi metabolisme dan pembentukan dan sintesis DNA. Maka sebenarnya kurang tepat juga jika dikatan bahwa interfase merupakan fase istirahat, karena sebenarnya pada fase ini sel bekerja dengan sangat berat. Pada fase  ini nukleolus dan kromosenter tampak lebih jelas karena sifat pewarnaannya yang pekat. Sedangkan  membran inti tidak tampak jelas saat dilihat dengan menggunakan mikroskop cahaya. Namun, jika dilihat dengan menggunakan mikroskop elektron maka membran inti dapat dilihat sebagai lapisan double yang terdiri dari pori – pori yang halus. Pori – pori tersebut berguna saat terjadi penukaran makromolekul dari sitoplasma ke inti sel atau sebaliknya. Membran inti berhubungan dengan rangka dalam dari sitoplasma (retikulum endoplasma), dimana terdapat granula berwarna gelap yang disebut sebagai ribosom yang memiliki diameter 17 – 22 nm. Ribosom kaya akan asam ribonulkeotida (RNA) yang nantinya akan berperan pada saat sintesis protein.

Pada saat interfase, terdapat 3 komponen utama di dalam nukleus, yaitu:

1.      Nukleoplasma (cairan inti) yang tampak jernih tidak berwarna dan kolloidal.

2.      Nukleolus (inti dari nukleus) yang berbentuk bulat dan berwarna gelap, memiliki diameter 2 – 5 millimikron. Nukleolus mengandung RNA, DNA, dan protein. Nukleolus ini dibentuk oleh nukleolus organizer region (NOR) dari sebuah kromosom

3.      Kromosom yang masih belum tampak jelas

Selain itu juga masih ada kromatin, yaitu bahan yang mengandung materi genetik (DNA dan protein) yang tampak seperti benang – benang halus dan tersebar di dalam nukleoplasma. Telah dijelaskan sebelumnya bahwa interfase dibedakan lagi menjadi tiga fase, yaitu:

1. Fase gap satu (G1)

Fase ini disebut juga pertumbuhan. Hal ini karena pada fase ini tidak ada kegiatan pembelahan nukleus. Nukleus bertambah besar dan sitoplasmanya pun juga bertambah. Pada fase ini terjadi beberapa kegiatan yang mendukung tahap – tahap berikutnya, yaitu:

a.       Trankipsi RNA

b.      Sintesis protein yang bermanfaat untuk memacu pembelahan nukleus

c.       Enzim yang diperlukan untuk replikasi DNA

d.      Tubulin dan protein yang akan membentuk benang spindel

Periode untuk fase G1 membutuhkan waktu yang berbeda – beda antar individu. Adakalanya G1 membutuhkan waktu 3 – 4 jam, namun ada juga yang tidak mengalami fase G1 ini, hal ini terjadi pada beberapa sel ragi. Beberapa ahli lebih suka menggunakan istilah G0 untuk situasi tersebut.

2. Fase Sintesis (S)

Pada fase ini terjadi replikasi DNA dan replikasi kromosom, sehingga pada akhir dari fase ini terbentuk sister chromatids yang memiliki sentromer bersamaan. Namun, masih belum terjadi penambahan pada fase ini. Lamanya waktu yang dibutuhkan pada fase ini 7 – 8  jam.

3. Fase Gap dua (G2)

Pada fase ini terjadi sintesis protein – protein yang dibutuhkan pada fase mitosis, seperti sub unit benang gelendong, pertumbuhan organel – organel dan makromolekul lainnya (mitokondria, plastid, ribosom, plastid, dan lain – lain). Fase ini membutuhkan waktu 2 – 5 jam.

Profase

Pada fase profase, terjadi pemadatan (kondensasi) dan penebalan kromosom. kromosom menjadi memendek dan menjadi tebal, bentuknya memanjang dan letaknya secara random di tengah – tengah sel, terlihat menjadi dua untai kromatid yang yang letaknya sangat berdekatan dan dihubungkan oleh sebuah sentromer yang tampak di dalam mikroskop sebagai bagian yang terang sebagai bulatan kecil. Bila dilihat dengan menggunakan mikroskop elektron, terlihat dua kinetokor pada sentromer yang masing – masing diperuntukan untuk setiap kromatid yang nantinya menjadi tempat melekatnya benang spindel. Mendekati akhir profase, nukleolus dan membran nukleus menghilang dan terbentuk benang – benang spindel.

Metakinesis

Istilah metakinesis untuk pertama kali digunakan oleh Wasserman pada tahun 1926 dan dipopulerkan oleh Mazia pada tahun 1961. Banyak buku yang menyamakan fase metakinesis dengan fase metafase, dengan mamasukkan pembahasan metakinesis ke dalam pembahasan metafase.

Pada fase ini, pergerakan kromosom dibedakan menjadi tiga tingkat, yaitu :

1. Konggresi kromosom

Selama konggresi kromosom, kromosom bergerak menuju bidang equator yang berada di tengah – tengah kutub spindel. Kromosom – kromosom tersebut akan mencapai suatu posisi keseimbanagn di bidang equator.

2. Orientasi kromosom

Orientasi kromosom berhubungan dengan orientasi dari tapak – tapak kinetik dari kromosom menuju kutub – kutub yang berlawanan melalui pergerakan – pergerakan yang menuju susunan – susunan yang sesuai di equator. Hal ini dikarenakan setiap kromatid pada metafase memiliki tapak kinetik dan tapak non kinetik.

3. Distribusi kromosom

Setalah sentromer mengalami orientasi, kemudian kromosom – kromosom tersebut terdistribusi pada bidang equator.

Metafase

Pada fase ini, setiap individu kromosom yang telah menjadi dua kromatid bergerak menuju bidang equator. Benang – benang gelendong melekat pada sentromer setiap kromosom. terjadi kondensasi dan penebalan yang maksimal pada fase ini. Sehingga kromosom terlihat lebih pendek dan tebal dibandingkan pada fase lainnya. Selain itu, kromosom juga terlihat sejajar di tengah – tengah equator. Sehingga Panjang, bentuk, dan jumlah kromosom, serta posisi sentromer terlihat lebih jelas pada fase ini. Sehingga sangat baik dilakukan analisis kariotipe pada fase ini. Analisis kariotipe dapat dimanfaatkan untuk : 1) analisis taksonomi yang berhubungan dengan klasifikasi mahluk hidup. 2) analisis galur substitusi dari monosomik atau polisomik, dan 3) untuk studi reorganisasi kromosomal.

Anafase

Fase ini dimulai ketika setiap pasang kromatid dari tiap – tiap pasang kromosom berpisah, masing – masing kromatid bergerak menuju ke kutub yang berlawanan. Pemisahan ini dimulai dari membelahnya sentromer. Sentromer yang telah membelah kemudian ditarik oleh benang gelendong ke kutub yang berlawanan bersama dengan kromatidnya. Pergerakan kromosom ke kutub diikuti pulaeh bergeraknya organel – organel dan bahan sel lainnya. Ciri khusus yang terlihat pada saat anafase adalah kromosom terlihat seperti huruf V atau J dengan ujung yang bersentromer mengarah ke arah kutub. Pada saat ini, jumlah kromosom menjadi dua kali lipat lebih banyak.

Jika pembentukkan benang gelendong tidak terjadi atau dihalangi, maka pemisahan kromosom dan pembelahan sel tidak terjadi. Hal ini menyebabkan jumlah kromosom dalam satu sel tersebut menjadi dua kali lipatnya (penggandaan kromosom). Hal ini banyak dimanfaatkan dalam bidang pemuliaan tanaman untuk pembentukan dihaploid pada tanaman haploid, pembentukkan tetraploid pada semangka tanpa biji (autopoliploid), dan pembentukkan allopoliploid.

Telofase

Pada fase ini, membran nukleus terbentuk kembali, kromosom mulai mengendur dan nukleolus terlihat kembali. Sel membelah menjadi dua yang diikuti oleh terbentuknya dinding sel baru yang berasal dari bahan dinding sel yang lama, retikulum endoplasma, atau bahan baru yang lainnya. Pembelahan ini juga membagi sitoplasma menjadi dua. Pada akhir dari fase ini, terbentuk dua sel anakan yang identik dan memiliki jumlah kromosom yang sama dengan tetuanya. Pembelahan mitosis secara lengkap dapat dilihat pada gambar 3

Gambar 3. Pembelahan mitosis

PERILAKU KROMOSOM PADA MEIOSIS

Sungguh menarik bahwa Mendel tidak menyadari adanya pembelahan sel, padahal ia dapat mengambil kesimpulan yang merupakan dasar dari kedua hukum keturunan yang dibuatnya. Sebelum tahun 1900, Van Beneden dan Strasburger melaporkan bahwa sel gamet hanya memiliki setengah dari jumlah kromosom tetuanya, namun perubahan dan panampilan kromosom pada saat meiosis belum dapat diinterpretasikan dengan baik. Salah satu penyebabnya, masih belum dimengertinya mengenai kromosom – kromosom homolog. Namun pada tahun 1901, Montgomery memberi pengertian bahwa kromosom homolog sebagai satu set kromosom yang diberikan setengahnya oleh tetua jantan dan setengahnya lagi oleh tetua betina. Sutton pun men yatakan bahwa pasangan kromosom homolog tersebut pada suatu saat akam memisahkan diri. Perilaku kromosom yang demikian itu pada saat meiosis menjadi dasar fisis dari kedua hukum Mendel.

Pembelahan meiosis merupakan pembelahan sel yang menghasilkan empat sel anak yang memiliki hanya setengah dari kromosom tetuanya (haploid). Hal ini menandakan bahwa pada pembelahan meiosis telah terjadi reduksi jumlah kromosom. Reduksi jumlah kromosom ini bertujuan untuk menjaga agar jumlah kromosom individu selalu tetap dari generasi ke generasi. Saat fertilisasi, gamet jantan yang haploid (n) akan bersatu dengan gamet betina yang haploid (n) juga, yang akhirnya membentuk zigot (2n) yang jumlah kromosomnya tetap sama dengan kromosom awal sebelum fertilisasi.

Setelah fertilisasi berlangsung, akan didapatkan sel gamet yang merupakan kombinasi baru dari alel – alel yang berasal dari tetua yang berbeda pada saat meiosis. Kombinasi akan semakin kompleks jika terjadi pindah silang antar kromosom homolog atau antar kromosom yang bukan homolog pada saat meiosis.

Pembelahan meiosis terdiri dari tahap, yaitu meiosis I dan meiosis II. Meiosis I dapat dibedakan lagi menjadi interfase I, profase I, metafase I, anafase I, dan telofase I. Meiosis II juga dibedakan atas interfase II, profase II, metafase II, anafase II, dan telofase II. Pembelahan meiosis ini merupakan proses yang dinamis, tidak terputus – putus, dan tidak terdapat batas yang kelas antar setiap fasenya.

Meiosis I

Sebelum memasuki meiosis I, terlebih dahulu terjadi interfase. Interfase I pada meiosis I sama dengan interfase pada mitosis, yaitu terjadi sintesis dan replikasi DNA serta terjadi pembentukkan protein – protein yang bermanfaat untuk tahap – tahap setelahnya. Tahap – tahap pada meiosis I adalah:

1. Profase I

Sebagian besar perbedaan antara mitosis dan meiosis terdapat pada fase ini. Profase I pada meiosis menghabiskan waktu yang lebih lama dibandingkan dengan profase pada mitosis. Profase I ini dapat berlangsung selama beberapa minggu atau bulan. Profase I terdiri dari beberapa tahap, yaitu:

a. Leptoten

Pada tahap ini, kromosom terlihat seperti benang – benang halus yang panjang, sehingga masing – masing kromosom belum dapat dikenali secara jelas. Benang – benang kromosom yang halus tersebut disebut kromonema. Pada fase ini, struktur kromosom yang dapat terlihat lebih jelas adalah kromomer. Kromomer adalah penebalan yang terjadi pada beberapa bagian kromososm yang tampak seperti manik – manik. Pada fase ini pasangan – pasangan kromatid belum dapat dibedakan.

b. Zigoten

Pada fase ini, mulai terjadi perpasangan antara kromosom yang homolog, sehingga alel – alel akan berhadapan letaknya dan tidak berjauhan seperti pada leptoten. Proses saling berpasangan antara kromosom homolog disebut sinapsis. Namun, sinapsis ini akan lebih jelas terlihat pada fase selanjutnya (pakiten).

c. Pakiten

Fase ini merupakan fase yang paling lama pada profase I ini. Benang – benang kromosom tampak semakin jelas dan perpasangan serta sinapsis antara kromosom homolog semakin dekat dan sempurna. Benang – benang kromosm terlihat double. Hal ini karena setiap pasang kromosom yang homolog terdiri dari dua buah kromatid. Sehingga pada fase ini, terlihat sejumlah perpasangan bivalen yang jumlahnya sama dengan jumlah kromosom haploid dari individu tersebut. Jumlah kromatid pada fase meiosis ini sama banyaknya dengan jumlah kromatid pada profase mitosis. Yang membedakan adalah distribusi kromosom – kromosomnya. Pada profase mitosis, kromosom – kromosom saling terpisah dan tidak berhubungan, sedangkan pada profase I meiosis kromosom – kromosomnys saling berpasangan secara bivalen  Adanya sinapsis yang sempurna pada fse ini memungkinkan terjadinya pertukaran genetik antar kromosom homolog atau antar kromosom yang bukan homolognya (pindah silang / crossing over).

d. Diploten

Fase ini ditandai dengan mulai memisahnya kromatid – kromatid yang tadinya berpasangan secara bivalen. Pemisahan yang paling kuat, terjadi pada bagian sentromer. Akan tetapi, pada bagian – bagian tertentu dari kromosom homolog masih tetap saling berdekatan. Bagian – bagian yang saling berdekatan dan tampak bersilang ini disebut kiasma (banyak : kiasmata) (gambar 4). Pada kiasma tersebut, kromatid – kromatid yang tidak homolog (“nonsister chromatid”) akan putus. Kemudian, ujung – ujung dari kromatid yang putus tadi akan bersambungan secara resiprok (berbalasan). Hal ini menyebabkan gen – gen yang terangkai pada segmen kromatid tersebut akan bertukar secara resiprok juga. Proses tertukarnya segmen – segmen nonsister kromatid dari pasangan kromosom homolognya yang disertai tertukarnya gen – gen yang terangkai pada segmen – segmen tersebut secara resiprok dinamakan pindah silang (crossing over).

Proses pindah silang ini sangat penting karena akan menghasilkan kombinasi – kombinasi yang baru (tipe rekombinasi) yang bermanfaat bagi pemuliaan tanaman. Kromatid – kromatid yang tidak mengalami pindah silang masih memiliki gen – gen yang berasal dari tetuanya. Gamet – gamet yang menerima kromatid yang tidak mengalami pindah silang tersebut disebut gamet tipe parental.

Gambar 4. Kiasma pada Diploten

e. Diakinesis

Fase ini merupakan fase terakhir [ada profase I meiosis. Kromosom – kromosom mengalami kondensasi maksimum dan kiasma semakin jelas terlihat. Pada fase ini, nukleolus dan membran nukleus menghilang, dan benang – benang gelendong mulai terbentuk.

2. Metafase I

Pada fase ini, hampir sama dengan metafase mitosis. Kromosom – kromosom menempatkan dirinya di tengah – tengah sel, yaitu di bidang equator dari sel. Namun, terdapat perbedaan antar metafase I meiosis dengan metafase mitosis. Pada metafase mitosis, yang terdapat pada bidang equator adalah kromosom – kromosom tunggal. Sedangkan pada metafase I meiosis, yang terdapat pada bidang equator adalah pasangan – pasangan kromosom homolog sehingga pada metafase I meiosis tidak terjadi pembelahan sentromer.

3. Anafase I

Sama halnya dengan yang terjadi pada anafase mitosis, anafase I meiosis dimulai ketika kromosom bergerak ke kutub yang berlawanan. Tiap kromosom dari pasangan kromosom homolog bergerak ke arah kutub yang berlawanan. Masing – masing kutub menerima setengah jumlah kromosom yang ada, sehingga pada fase inilah dimulai terjadinya reduksi kromosom.

Cara pergerakkan kromosom homolog ke arah kutub yang berlawanan oleh benang gelendong terjadi secara bebas dan kebetulan, tidak ada yang memerintahkan untuk suatu kromosom bergerak ke atas atau ke bawah. Hal ini sesuai dengan hukum mendel yang terkenal, yaitu “The law of segregation of allelic genes” dan “The law of independent assortment of genes”. Sebagai contoh, jika terdapat alel dominan (A) dan alel resesif (a). Maka, mereka akan memisah secara bebas ke kutub yang berlawanan menjadi (A) atau (a). Hal yang sama juga terjadi pada alel dominan (B) dan alel resesif (b) yang akan memisah secara bebas menjadi (B) atau (b). Maka, kombinasi antar keduanya akan terbentuk AB, Ab, aB, atau ab.

4. Telofase I

Pada fase ini, dinding nukleus dan nukleolus terbentuk kembali seperti pada telofase mitosis. Akan tetapi, pada telofase meiosis, jumlah kromosom haploid lah yang terdapat pada nukleus yang baru ini. Pada masing – masing  nukleus yang baru ini terdapat dua kromosom yang haploid yang terdiri dari empat kromatid. Sehingga menandakan bahwa reduksi jumlah kromosom masih belum berlangsung sempurna. Agar dapat tercapai reduksi yang sempurna, maka diperlukanlah pembelahan meiosis II.

Meiosis II

Apabila dilihat dengan mengguinakan mikroskop cahaya, maka terdapat dugaan bahwa berbagai fase yang berlangsung pada meiosis II ini sama dengan berbagai fase yang terjadi selama mitosis. Bahkan ada orang yang memiliki anggapan bahwa meiosis II adalah pembelahan mitosis. Anggapan yang demikian tidak benar sama sekali dikarenakan beberapa alasan, yaitu:

a.       Kromosom yang double pada profase mitosis merupakan hasil duplikasi dari bahan genetik selama interfase. Sedangkan kromosom yang terlihat dauble pada profase II meiosis bukan merupakan hasil duplikasi bahan genetik.

b.      Kromosom – kromosom yang menyusun kromosom mitosis adalah sister chromatic, sehingga merupakan kromatid yang identik. Sedangkan kromosom yang menytusun kromosom profase II meiosis bukan merupakan sister chromatic sempurna oleh karena adanya crossing over yang terjadi pada meiosis I.

c.       Meiosis II bertujuan untuk memisahkan kromatid – kromatid yang berbeda dari tiap kromosomnya

d.      Meiosis II menghasilkan reduksi yang sempurna

e.       Meiosis II menghasilkan kombinasi yang baru yang dari gen – gen yang berasal tetua jantan dan betina pada generasi sebelumnya

f.       Meiosis II sangat penting untuk proses seksual

Fase meiosis II sendiri terdiri dari beberapa fase lagi, yaitu:

1. Profase II

Fase ini dapat dimulai setelah selesainya interfase I yang berlangsung sangat pendek. Pada beberapa organisme bahkan tidak mengalami interfase, sehingga dari telofase I langsung dilanjutkan ke profase II, dan kadang – kadang juga terjadi dari telofase I langsung ke metafase II.

2. Metafase II

Pada fase ini, kromosom yang terdiri dari dua kromatid berada di bidang equator.  Benang – benang gelendong yang berasal dari masing – masing kutub mengikat sentromer masing – masing kromatid. Keadaan kromosom pada metafase II meiosis hampir mirip pada keadaan kromosom pada metafase mitosis, akan tetapi dengan jumlah kromosom yang hanya setengahnya saja.

3. Anafase II

Pada fase ini, sentromer terbelah menjadi dua. Masing – masing kromatid tertarik oleh benang – benang gelendong ke kutub yang berlawanan. Pada saat inilah terjadi reduksi kromosom yang sebenarnya, sehingga reduksi kromosom saat ini sudah sempurna. Bergeraknya kromatid ke arah kutub yang berlawanan ini seperti yang terjadi pada anafase mitosis, namun dengan jumlah kromosom yang hanya setengahnya saja.

4. Telofase II

Pada fase ini terjadi pembelahan sel, sehingga dihasilkan empat sel anak yang haploid (n), yang disebut juga tetrad. Setiap inti dari sel – sel tersebut memiliki hanya setengahnya saja dari jumlah kromosom tetuanya. Pada fase ini pula, terbentuk kembali nukleolus dan membran nukleus. Membran nukleus mengelilingi ke empat inti hasil pembelahan. Kromosom pun mulai mengendur kembali. Setelah itu, terjadi modifikasi lebih lanjut untuk menghasilkan sel gamet. Proses pembelahan meiosis secara lengkap dapat dilihat pada gambar 4.

Gambar 4. Pembelahan Meiosis

PERBEDAAN MITOSIS DAN MEIOSIS

Perilaku kromosom dan kejadian – kejadian pada mitosis terlihat hampir sama dengan perilaku kromosom dan kejadian – kejadian pada meiosis. Akan tetapi, jika diperhatikan dengan cermat akan terlihat perbedaan yang mendasar diantara keduanya. Pada tabel 1 berikut dijelaskan perbedaan – perbedaan tersebut:

Tabel 1. Perbedaan Antara Pembelahan Mitosis dan Pembelahan Meiosis

No Uraian Mitosis Meiosis
1 Kromosom saling berpasangan tidak iya
2 Kromosom homolog berpasangan tidak iya
3 Crossimg over tidak iya
4 Pembagian equasional iya iya
5 Reduksi kromosom tidak iya
6 Jumlah sel yang dihasilkan Dua sel Empat sel
7 Level ploidi yang dihasilkan Diploid (2n) Haploid (n)
8 Kandungan bahan genetik Identik dengan sel tetua Bisa tetap, bisa berubah akibat crossing over
9 Sel yang terlibat Hampir semua sel Terbatas pada sel gamet

Asaignment Gentan Chromosome Behaviour pdf

Performance Optimization WordPress Plugins by W3 EDGE