Polyploidy adalah fenomena genetik pada
tanaman di mana tanaman tersebut memiliki lebih dari dua set kromosom lengkap
dalam inti selnya. Fenomena ini telah menjadi kekuatan pendorong dalam proses evolusi
tanaman, menciptakan keanekaragaman genetik dan meningkatkan kemampuan adaptasi
terhadap perubahan lingkungan. Dalam konteks pertanian modern, induksi
polyploidy, terutama melalui teknik kultur jaringan (in vitro),
menawarkan peluang besar untuk menghasilkan varietas tanaman unggul yang
bersifat toleran terhadap stres abiotik, ketahanan terhadap penyakit, dan
produktivitas yang meningkat.
Klasifikasi dan Signifikansi
Polyploidy
Polyploidy dibagi menjadi
autopolyploid (semua set kromosom identik) dan allopolyploid (gabungan dari dua
spesies yang berbeda). Autopolyploid sering digunakan untuk menghasilkan buah
tanpa biji (misalnya semangka dan pisang), sedangkan allopolyploid banyak
ditemukan pada tanaman serealia seperti gandum dan kapas. Polyploidy
mempercepat isolasi masa reproduktif tanaman dan pembentukan spesies baru,
meningkatkan ukuran organ tanaman, produksi biomassa, dan sintesis metabolit
sekunder.
Metode Induksi Polyploidy In Vitro
Metode Fisik
- Peningkatan suhu: Perubahan suhu ekstrem dapat mengganggu pembelahan mitosis sel sehingga terjadi penggandaan kromosom, seperti pada Zea mays dan Pisum sativum.
- Radiasi: Paparan sinar gamma atau X menciptakan ketidakstabilan kromosom yang memicu polyploidy, sekaligus menghasilkan variasi genetik baru.
- Stres mekanis: metode polyploidy ini dapat memperkuat jaringan tanaman terhadap tekanan mekanis dan kondisi lingkungan yang ekstrem.
Metode Kimia
- Colchicine: Agen pengganda kromosom dengan cara menghambat pembentukan spindle (benang gelendong), sehingga menghasilkan duplikasi kromosom. Aplikasi ini banyak diterapkan pada semangka, wortel, dan bawang putih.
- Oryzalin & Trifluralin: Agen mutasi yang dianggap lebih aman dibanding colchicine, cukup efektif digunakan pada beberapa spesies hortikultura.
- Amiprofos-methyl: Pilihan alternatif agen mutasi untuk tanaman yang sulit diduplikasi kromosomnya secara spontan.
Inovasi Bioteknologi
- CRISPR-Cas9: Memungkinkan modifikasi genetik lebih presisi pada genom polyploid, mengatasi keterbatasan dengan pendekatan pemuliaan konvensional.
- RNA interference (RNAi): Mengontrol ekspresi gen secara selektif, mengatasi efek jumlah ekspresi gen pada tanaman polyploid.
- Protoplast fusion: Menghasilkan hibrida somatik antar spesies untuk menciptakan allopolyploid dengan sifat yang lebih unggul.
Aplikasi dalam Perbaikan Tanaman
Polyploidy
telah banyak diaplikasikan untuk meningkatkan produktivitas pada tanaman gandum,
kualitas serat kapas, ukuran buah pisang, serta rasa dan umur simpan pada stroberi.
Teknik kultur jaringan secara in vitro sangat berperan dalam
menghasilkan tanaman polyploid baru, mempercepat proses seleksi dan regenerasi
dibanding metode konvensional. Seperti pada induksi polyploidy pada bawang
putih yang mampu menghasilkan varietas dengan hasil yang lebih tinggi dan
kualitas umbi yang lebih baik, sedangkan pada kapas meningkatkan kekuatan serat
dan ketahanan penyakit.
Perbandingan Metode Induksi
Polyploidy
|
Metode |
Kelebihan |
Kekurangan |
Contoh aplikasi tanaman |
|
Colchicine |
Efektif, mudah diaplikasikan, dan
banyak referensi & data pendukung |
Toksik bagi manusia dan hewan,
risiko mixoploidy tinggi |
Semangka, wortel, kapas |
|
Oryzalin/Trifluralin |
Lebih aman dari colchicine,
efektif pada berbagai spesies hortikultura |
Dosis harus tepat, biaya lebih
tinggi |
Bawang putih, bawang merah, hop |
|
Radiasi
(gamma, X-ray) |
Memicu keragaman genetik tinggi |
Hasil tidak selalu stabil, potensi
mutasi acak dengan sifat yang tak diinginkan |
Pisang, Cocona, Plukenetia
volubilis |
|
CRISPR-Cas9 |
Presisi sangat tinggi, bisa
modifikasi gen spesifik |
Perlu fasilitas Lab. yang canggih
& modern, regulasi GMO |
Gandum, kapas, kentang |
|
Protoplast
fusion |
Bisa menggabungkan kromosom dari
spesies berbeda (allopolyploid) |
Regenerasi tanaman dari protoplast
kadang sulit dilakukan |
Kentang, tomat, tembakau |
|
Somatic
doubling (thermal shock) |
Non-kimia, cocok untuk tanaman
organik |
Efisiensi rendah, rentan
mixoploidy |
Poplar, jagung, gandum |
Tantangan dan Prospek
Meskipun polyploidy menawarkan banyak keuntungan, terdapat beberapa kendala seperti ketidakstabilan kromosom saat pembelahan meiosis, akumulasi mutasi yang bersifat merugikan, dan pertumbuhan yang lambat akibat ukuran sel yang lebih besar. Namun, dengan integrasi dengan teknik bioteknologi modern (CRISPR, RNAi, dan GBS), peluang untuk mengatasi kendala tersebut semakin terbuka.
Polyploidy berpotensi besar dalam mendukung ketahanan pangan secara global, khususnya dalam menghadapi perubahan iklim. Oleh karena itu, penelitian dan pengembangan teknologi polyploidy perlu terus dioptimalkan untuk mendukung pertanian berkelanjutan.
Referensi:
- Soomro, S.R., Soomro, S.N., Altaf, M.T. et al. Development of tetraploids in tissue culture: modern techniques and biotechnological innovations. Plant Cell Tiss Organ Cult 160, 51 (2025). https://doi.org/10.1007/s11240-025-02994-8
