Marker Assisted Selection (MAS): Pendekatan Molekuler untuk Deteksi Kualitas Benih di Bidang Pertanian.
Seiring dengan meningkatnya populasi dunia yang diperkirakan akan mencapai 9 miliar pada tahun 2050, tantangan untuk memenuhi kebutuhan pangan global semakin besar. Salah satu cara yang dianggap efektif untuk menghadapi tantangan ini adalah melalui peningkatan produksi pangan, khususnya pemuliaan tanaman.
Tujuan utama dari pemuliaan tanaman adalah meningkatkan hasil panen. Tujuan sekunder meliputi peningkatan kualitas, pengembangan kultivar yang tidak terpengaruh oleh kondisi fotoperiode dan suhu, ketahanan terhadap stres biotik dan abiotik, kematangan serempak, efisiensi penggunaan air dan nutrisi, eliminasi zat beracun, dan kelompok umur tanaman yang berbeda untuk hasil pertanian yang tinggi dan pembangunan berkelanjutan.
Kemajuan dalam pemahaman genetika molekuler telah secara signifikan meningkatkan efisiensi pemuliaan tanaman. Era baru pemuliaan molekuler telah dimulai dengan penggunaan Marker Assisted Selection (MAS), yaitu manipulasi wilayah genom yang terkait dengan sifat yang diinginkan melalui penanda DNA.
MAS telah terbukti meningkatkan efisiensi dan ketepatan seleksi sifat tanaman yang diinginkan. Dalam artikel ini, kita akan membahas secara lebih mendalam mengenai definisi MAS dan beberapa contoh aplikasinya dalam dunia pertanian.
Apa itu Marker Assisted Selection (MAS)?
Marker-Assisted Selection (MAS) adalah sebuah metode dalam pemuliaan tanaman yang menggunakan penanda DNA untuk membantu memilih tanaman dengan sifat unggul yang diinginkan. Penanda DNA ini sering kali berupa sekuens tertentu dalam genom tanaman.
Penanda DNA biasanya terkait erat dengan sifat-sifat yang diinginkan, seperti ketahanan terhadap penyakit, toleransi terhadap kondisi lingkungan ekstrem, atau hasil panen yang lebih tinggi. Dalam MAS, penanda ini digunakan sebagai indikator untuk melakukan seleksi tanaman yang memiliki gen-gen yang mengontrol sifat-sifat tersebut.
MAS membantu mengidentifikasi genom terbaik dari generasi yang sedang diseleksi dan biasanya digunakan dalam program pemuliaan untuk perbaikan genetik, terutama dalam menentukan alel dominan atau resesif yang diinginkan dari satu generasi ke generasi berikutnya.
Metode ini memiliki keunggulan yang signifikan dibandingkan dengan metode seleksi fenotipik tradisional yang hanya didasarkan pada penampilan fisik atau hasil tanaman. Pada seleksi fenotipik, prosesnya seringkali dipengaruhi oleh lingkungan, yang membuat hasil seleksi menjadi kurang konsisten.
MAS bekerja dengan cara mendeteksi penanda genetik yang sudah pasti terkait dengan sifat tertentu, sehingga memungkinkan proses seleksi yang lebih cepat, lebih tepat, dan kurang dipengaruhi oleh variasi lingkungan.
MAS juga memungkinkan seleksi pada tahap awal pertumbuhan tanaman, bahkan sebelum sifat fenotipik tersebut benar-benar tampak. Ini sangat mempercepat proses pemuliaan tanaman, yang biasanya membutuhkan waktu bertahun-tahun dalam metode konvensional.
Penerapan Marker Assisted Selection di Bidang Pertanian
Metode MAS di dunia pertanian dapat diterapkan dalam proses deteksi kualitas benih di awal pemuliaan tanaman. Metode ini telah diterapkan secara luas pada berbagai komoditas pertanian. Berikut beberapa komoditas pertanian yang telah menggunakan metode ini.
Padi (Oryza sativa)
Dalam program pemuliaan padi di Hokkaido, MAS digunakan untuk mengembangkan varietas tahan penyakit seperti hawar bakteri dan blas. Sebagai contoh, varietas padi Oborozuki dan Yumepirika didaftarkan dengan peningkatan rasa yang lebih baik karena pengurangan kandungan amilosa, yang dicapai melalui MAS.
MAS membantu mengelola keanekaragaman genetik di dalam kumpulan gen lokal dengan memperkenalkan plasma nutfah eksotik. Pendekatan ini sangat berguna dalam memperbaiki sifat-sifat seperti arsitektur tanaman dan kualitas benih.
Gandum (Triticum aestivum)
Dalam pemuliaan gandum, MAS digunakan untuk mengembangkan varietas tahan terhadap penyakit seperti karat daun, karat garis, dan karat batang. Misalnya, penanda seperti Lr22a, QYr.AYH-5BL, dan Sr13 telah dihubungkan dengan gen ketahanan, memfasilitasi seleksi garis tahan penyakit melalui MAS.
Varietas gandum telah dikembangkan dengan toleransi yang lebih baik terhadap stres abiotik seperti kekeringan dan dingin menggunakan MAS. Sebagai contoh, penanda seperti TaWRKY51 dan Fr-A2 telah dikaitkan dengan toleransi kekeringan dan dingin.
MAS juga diterapkan untuk memperbaiki sifat-sifat terkait hasil pada gandum. Misalnya, penanda yang terkait dengan kandungan protein biji (GPC) telah digunakan untuk meningkatkan GPC sebesar 0,8-1,1% pada beberapa garis pemuliaan.
Jagung (Zea mays)
Walaupun contoh spesifik untuk jagung kurang terperinci, MAS umumnya diterapkan dalam pemuliaan jagung untuk sifat-sifat seperti ketahanan penyakit, peningkatan hasil, dan toleransi terhadap stres abiotik. Prinsip MAS dalam pemuliaan jagung serupa dengan tanaman lain, melibatkan penggunaan penanda DNA untuk memilih sifat yang diinginkan.
Pengujian benih dengan metode MAS tidak bisa dilakukan di sembarangan tempat. Namun, wajib hukumnya untuk bermitra dengan lembaga uji independen dengan laboratorium yang sudah terakreditasi standar mutu secara internasional dan nasional. IML Testing and Research sudah terakreditasi langsung pada SK Kementan. Selain itu sudah berstandar mutu ISO 9100 dan ISO/IEC 17025.
Segera hubungi kami dan dapatkan konsultasi gratis langsung dengan tim ahli kami!
Referensi
Collard, B.C., & Mackill, D.J. (2008). Marker-assisted selection: an approach for precision plant breeding in the twenty-first century. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci, 363(1491): 557-72. Doi: 10.1098/rstb.2007.2170.
Fujino, K., Hirayama, Y., & Kaji, R. (2019). Marker-assisted selection in rice breeding programs in Hokkaido. Breed Sci, 69(3): 383-392. Doi: 10.1270/jsbbs.19062.
Kumawat, G., Kumawat, C.K., Kailash, C., Saurabh, P., Subhash, C., Udit, N.M., Devidutta, L., & Rohit, S. (2021). Insights into Marker Assisted Selection and Its Applications in Plant Breeding (Chapter 11). IntechOpen: 175-195. DOI: 10.5772/intechopen.95004.
Mohan, S., Bairwa, R.K., & Alamgir. (2024). Marker Assisted Selestion: Concept and Role in Crop Improvement (Chapter 4). AkiNik Publications TM: 59-71. https://www.researchgate.net/publication/377534544.
Song, L., Wang, R., Yang, X., Zhang, A., & Liu, D. (2023). Molecular Markers and Their Applications in Marker-Assisted Selection (MAS) in Bread Wheat (Triticum aestivum L.). Agriculture, 13(3):642. https://doi.org/10.3390/agriculture13030642.
