Fisiologi budi daya tanaman

Makalah

BAB I.

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Dua dekade lagi, kira-kira pada tahun 2025, negara kita diprediksikan akan dihuni oleh penduduk yang mencapai sekitar 273 juta jiwa, dengan laju pertumbuhan penduduk sekitar 0.9% sampai 1.3 % per tahun (BPS, 2007). Adanya jumlah penduduk yang sangat besar menyebabkan kebutuhan akan pangan menjadi meningkat, terutama terhadap beras, ditambah dengan adanya beragam permasalahan krusial lainnya yang terkait erat dengan bidang pertanian, seperti (diantaranya): produksi beberapa komoditas yang masih belum mencukupi kebutuhan/stok dalam negeri (misalnya padi, kedelai dan jagung), adanya penurunan produktivitas lahan, tingginya laju konversi lahan pertanian ke non-pertanian (sekitar 50 ribu ha per tahun), angka kemiskinan (berkisar 16%; BPS, 2006) dan pengangguran yang masih cukup tinggi (10%; BPS, 2007), serta terjadinya degradasi kualitas sumber daya alam akibat dari proses pembangunan yang tidak ramah lingkungan. Dengan beragamnya permasalahan yang ada, bila tanpa diimbangi dengan upaya-upaya yang strategis dan komprehensif dalam mengatasinya, maka akan menyebabkan permasalahan menjadi makin kompleks, yang salah satunya dapat berakibat pada melemahnya program ketahanan pangan dan pada gilirannya akan membawa implikasi pada bidang sosial, ekonomi, bahkan politik di tanah air. Oleh karena itu,
upaya yang serius dalam membangun pertanian menjadi hal yang mutlak dilakukan.

Terkait dengan hal di atas dan terlebih mengingat bahwa Indonesia merupakan negara yang mempunyai keanekaragaman hayati yang tinggi, salah satu strategi yang sangat potensial dalam rangka meningkatkan produktivitas, kualitas serta daya saing komoditas tanaman adalah melalui pendekatan pemuliaan tanaman. Melalui kegiatan pemuliaan, diharapkan dapat dihasilkan beragam kultivar unggul baru, selain memiliki produktivitas yang tinggi, juga memiliki beberapa karakter lain yang mendukung upaya peningkatan kualitas dan daya saing. Pemuliaan tanaman sendiri didefinisikan sebagai serangkaian kegiatan penelitian dan pengembangan genetik tanaman (modifikasi gen ataupun kromosom) untuk merakit kultivar/varietas unggul yang berguna bagi kehidupan manusia.

B.     Rumusan Masalah

1.      Apa Pengertian Fisiologi dan Pemuliaan Tanaman ?

2.      Bagaimana Peran Fisiologi dalam Peningkatan Hasil Pertanian ?

3.      Bagaimana Peran Pemuliaan Tanaman dalam Peningkatan Hasil Pertanian ?

BAB II.

PEMBAHASAN

A.    Pengertian Fisiologi dan Pemuliaan Tanaman

1.      Pengertian Fisiologi

                Fisiologi Tumbuhan adalah salah satu bidang biologi yang mengkaji fungsi dan proses yang terjadi dalam tubuh tumbuhan. Bagaimana tumbuhan mengelola hidupnya merupakan hal yang sangat menarik untuk dipelajari. Walaupun tumbuhan bersifat autotrof, tetapi untuk dapat hidup normal, tumbuhan memerlukan bahan-bahan dari lingkungannya. Air dan bahan terlarut diambil dari lingkungannya, masuk melalui lintasan pengangkutan, merambat melalui akar, batang dan daun serta bagian tubuh lainnya hingga sebagian dari bahan tersebut dikeluarkannya ke atmosfir. Bahan organik dan anorganik bergerak ke berbagai arah dalam tubuh tumbuhan. Untuk dapat mendukung hidupnya, tumbuhan menyelenggarakan ribuan macam reaksi kimia yang berlangsung di dalam setiap sel. Reaksi-reaksi tersebut, selain berlangsung dalam bentuk reaksi perombakan juga terjadi reaksi pembentukan dalam rangka pertumbuhan dan perkembangannya serta kelestarian jenisnya.

                Fisiologi tumbuhan adalah suatu bidang ilmu yang mengkaji fenomena-fenomena penting di dalam tumbuhan. Dalam kajian ini dipelajari proses dan fungsi yang menyangkut tanggapan tumbuhan terhadap perubahan-perubahan lingkungan, dan pertumbuhan serta perkembangannya sebagai  hasil dan respon tersebut. Proses berarti suatu urutan kejadian alam yang berkesinambungan. Contoh proses fotosintesis, respirasi, penyerapan ion, angkutan, membuka dan menutupnya stomata, asimilasi, transpirasi, perbungaan dan pembentukan biji. Fungsi menunjukkan aktivitas benda-benda di alam, apakah itu sel, jaringan, organ, atau bahan-bahan kimia. Tumbuhan akan selalu berusaha untuk tumbuh dan berkembang normal. Namun demikian, sejumlah faktor internal dan eksternal (lingkungan) dapat menghambatnya. Cahaya, temperatur, lama penyinaran, gravitasi, derajat keasaman dan berbagai faktor fisika-kimia lainnya dapat menjadi sumber/penyebab cekaman bagi tumbuhan.  Oleh karena itu kajian fisiologi tumbuhan juga menjabarkan dan menjelaskan bagiamana proses-proses dan fungsi-fingsi tadi bereaksi terhadap perubahan lingkungan.   Pada prinsipnya, fisiologi tumbuhan merupakan studi tentang bagaimana tumbuhan hidup, termasuk  berbagai aspek proses: metabolisme, hubungannya dengan air, nutrisi mineral, perkembangan, gerak, irritabilitas (respons terhadap lingkungan), organisasi, tumbuh, dan proses transpor.

2.      Pengertian Pemuliaan Tanaman

                Pemuliaan tanaman adalah kegiatan mengubah susunan genetik individu maupun populasi tanaman untuk suatu tujuan. Pemuliaan tanaman kadang-kadang disamakan dengan penangkaran tanaman, kegiatan memelihara tanaman untuk memperbanyak dan menjaga kemurnian; pada kenyataannya, kegiatan penangkaran adalah sebagian dari pemuliaan. Selain melakukan penangkaran, pemuliaan berusaha memperbaiki mutu genetik sehingga diperoleh tanaman yang lebih bermanfaat.

                Sedangkan menurut Undang-undang Republik Indonesia nomor 29 tahun 2000 tentang perlindungan varietas tanaman, Pemuliaan tanaman adalah rangkaian kegiatan penelitian dan pengujian atau kegiatan penemuan dan pengembangan suatu varietas, sesuai dengan metode baku untuk menghasilkan varietas baru dan mempertahankan kemurnian benih varietas yang dihasilkan.

                Ilmu Pemuliaan Tanaman merupakan ilmu atau pengetahuan terpakai (applied science) yang berkembang sejalan dengan perkembangan ilmu – ilmu lain, khususnya agronomi. Dahulu, ketika manusia hidup berpindah – pindah, untuki memenuhi kebutuhan pangan mereka dengan mudah mencarinya di hutan. Tetapi setelah hidup menetap, mereka mulai bercocok tanam. Dengan bercocok tanam, secara sadar atau tidak, mereka mulai melakukan seleksi dalam mencari bahan – bahan pertanaman, meskipun dalam bentuk yang sangat sederhana. Sekarang, dengan jumlah penduduk yang sudah demikian padat dan perkembangan ilmu serta teknologi yang demikian pesat, manusia harus berbuat sesuatu untuk memenuhi kebutuhan difup yang diambil dari tanaman, baik secara langsung maupun tidak langsung. Manusia mengambil manfaat dari tanaman tidak hanya sebagai sumber bahan pangan, tetapi juga sebagai sumber untuk memenuhi kebutuhan dalam banyak hal, misalnya sebagai bahan sandang, bangunan, makanan ternak, keindahan, pencegah erosi, dan sebagainya (Mangoendidjojo, 2003).

B.     Peran Fisiologi dalam Peningkatan Hasil Pertanian

Menurut Dardjat (1996: 01), “Fisiologi adalah ilmu yang mempelajari proses, fungsi dan aktivitas suatu organisme dalam menjaga dan mengatur kehidupannya.” Dengan mempelajari fisiologi tumbuhan, kita akan dapat lebih memahami bagaimana sinar matahari dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk menghasikan karbohidrat dari bahan baku anorganik berupa air dan karbondioksida, tumbuhan membutuhkan banyak air, biji berkecambah, tumbuhan layu jika kekeringan dan berbagai macam gejala lainnya yang ditampakkan oleh tumbuhan.

Peranan fisiologi yang paling terlihat dalam pemuliaan tanaman adalah menyangkut unsur genotip dan ketersediaan plasma nutfah yang melimpah pada tumbuhan. Hal ini sangat mungkin, apalagi didukung dengan biodiversitas lokal yang tinggi. Dengan ketersediaan sumber daya genetik yang melimpah ini memungkinkan untuk dilakukan perakitan varietas baru.

Perakitan varietas modern bergantung pada ketersediaan keragaman genetik tanaman. Karakter-karakter unggul yang diperlukan untuk memperbaiki varietas yang telah ada, hampir semuanya dipunyai oleh varietas tradisional yang ditanam petani dan diseleksi selama beberapa generasi, serta sejumlah spesies liar. Sebab itu, meskipun varietas modern saat ini telah diadopsi secara luas oleh petani, namun keberadaan varietas tradisional harus dipertahankan, walaupun selama ini belum banyak dimanfaatkan.

Dalam program pemuliaan tanaman, varietas lokal banyak digunakan sebagai donor gen sifat mutu baik (rasa enak dan aromatik), ketahanan terhadap hama dan penyakit utama, serta toleransi terhadap cekaman abiotik seperti suhu rendah, laban salin, toleran, sulfat masam, dan genangan. Dengan berlangsungnya proses intensifikasi budi daya tanaman, sejumlah varietas lokal sering kalah bersaing dengan varietas-varietas modern yangpotensi hasilnya tinggi, sehingga di daerah-daerah tertentu keberadaan varietas lokal sudah hampir punah (Daradjat et aL 2008). Dalam memberdayakan varietas lokal, Kementerian Pertanian telah melepas ratusan varietas lokal, terutama buah-buahan (Kementerian Pertanian 2010).

C.     Peran Pemuliaan dalam Peningkatan Hasil Pertanian

1.      Pemanfaatan Plasma Nutfah

Kekayaan plasma nutfah yang terdapat di alam memiliki potensi untuk dimanfaatkan dalam industri pertanian. Oleh sebab itu, saat ini plasma nutfah banyak dikaji dan dikoleksi dalam rangka meningkatkan produksi pertanian dan penyediaan pangan. Hal ini dilakukan karena plasma nutfah merupakan sumber gen yang berguna bagi perbaikan tanaman seperti gen untuk ketahanan penyakit, serangga, gulma dan juga gen untuk ketahanan terhadap cekaman lingkungan abiotik yang kurang menguntungkan seperti kekeringan. Selain itu plasma nutfah juga merupakan sumber gen yang dimanfaatkan untuk peningkatan kualitas hasil tanaman seperti kandungfan nutrisi yang lebih baik.

Plasma nutfah merupakan bahan dasar bagi pemilihan tetua untuk menciptakan bahan tanaman unggul. Materi genetik plasma nutfah merupakan kunci utama dalam pengembangan program pemuliaan di Indonesia. Saat ini plasma nutfah yang sudah ada untuk beberapa komoditi tersebar di wilayah Indonesia. Mengingat hal tersebut, maka perlu dikelola dengan baik materi genetik tanaman  yang ada agar tidak punah dan dapat memberikan manfaat bagi kemakmuran masyarakat.

Keberhasilan program pengelolaan plasma nutfah sangat ditentukan oleh tingkat pemanfaatan plasma nutfah. Pemanfaatan plasma nutfah dalam program pemuliaan yang sangat intensif telah dilakukan pada tanaman pangan dan hortikultura. Hal ini terlihat dari jumlah varietas unggul yang telah dihasilkan. Sementara pada tanaman perkebunan masih terbatas pada tanaman tertentu.

Plasma nutfah adalah substansi pembawa sifat keturunan yang dapat berupa organ utuh atau bagian dari tumbuhan atau hewan serta mikroorganisme. Plasma nutfah merupakan kekayaan alam yang sangat berharga bagi kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi untuk mendukung pembangunan nasional.

Ilmu pemuliaan tanaman memiliki peranan yang cukup penting dalam kehidupan sehari-hari yaitu dengan penggunaan berbagai macam jenis unggul dari tanaman, dengan peningkatan produksi yang dirasa semakin meningkat. Dengan melihat berkembangnya pemuliaan tanaman maka dihasilkan :

a.       Jenis baru yang berproduksi lebih tinggi dari jenis yang sudah ada.

b.      Jenis unggul yang tahan hama, penyakit dan cekaman    lingkungan.

c.       Jenis baru yang kualitasnya tinggi sehingga mampu bersaing dipasaran dunia.

d.      Jenis unggul yang masaknya awal atau berumur genjah

Dengan adanya gen-gen yang dimanipulir akan menciptakan keragaman baru maka berkembanglah  Ilmu pemuliaan tanaman.

2.      Program Pemuliaan

Banyak Program Pemuliaan yang berkembang. Ada beberapa prospek pemuliaan tanaman antara lain:

a.       Pemuliaan Konvensional:

1)      Menghasilkan jenis baru dengan persilangan

2)      Dengan memanfaatkan keragaman yang tersedia di alam

3)      Perkawinan antar genera tidak dapat

4)      Perakitan sifat ketahanan sulit

5)      Acak dan Waktu lama

b.      Bioteknologi / rekayasa genetik :

1)      Menghasilkan jenis baru dengan menggunakan dasar genetik

2)      Perkawinan antar genera bisa dilakukan

3)      Gen dari bacteri dapat ditransfer ke tanaman sehingga menghasilkan tanaman transgenik

4)      Cepat dan Terarah

Rekayasa genetik tanaman :

a.       Gene cloning

1)      Identifkasi dan isolasi gen target

2)      Konstruksi DNA- rekombinan

b.      Transformasi

masukkan DNA-rekombinan ke dalam sel / jaringan inang

c.       Regenerasi

Sel / jaringan yang telah mengalami transformasi tumbuh menjadi tanaman transgenik

d.      Teknik transfer gen

1)      Secara biologis :

a)      Agrobacterium tumefaciens

b)      Agrobacterium rhizogens

2)      Secara mekanis :

a)      Microinjection

b)      Electroporation

c)      Particle bombartdment

3)      Secara kimia :

a)      PEG (Poly Etilen Glycol)

b)      Ca Cl₂

4)      Sasarannya adalah :

1)      Perbaikan kearah peningkatan ketahanan

a)      Herbisida resistance

b)       Insect resistance

c)      Fungi resistance

d)     Virus resistance

2)      Perbaikan kearah peningkatan kualitas

a)      Peningkatan kadar asam amino esensial dalam biji

b)      Penghambatan reaksi pencoklatan pada kentang

c)      Penghambatan pelunakan pada tomat

d)     Ekspresi gen phylase dalam biji untuk meningkatkan utilisasi phosphat

e)      Peningkatan kadar total soluble solids pada tomat melalui ekspresi gen isopetenyl transferase

f)       Peningkatan kadar crucic acid (> 90 % ) dan lauric acid (> 30 %) Rapaseed

g)      Menunda pelayuan bunga

Sepertihalnya pada revolusi hijau, peran pemuliaan tanaman dalam usaha peningkatan hasil pertanian juga sangat penting. Hasil-hasil pemuliaan akan sangat menentukan usaha peningkatan hasil pertanian. Oleh karena itu, diperlukan strategi khusus dalam pemuliaan tanaman agar varietas yang dihasilkan sesuai.

Strategi pemuliaan yang digunakan untuk mencapai peningkatan hasil pertanian ini adalah (1) pemuliaan yang merakit varietas tanaman dengan arsitektur baru (new ideotype) untuk meningkatkan produktivitas dan kualitas hasil panen (2) pemuliaan adaptif yang menghasilkan varietas unggul berdaya hasil tinggi meskipun pada lingkungan tercekam (biotik dan abiotik), (3) pemuliaan dengan pendekatan partisipasi petani (pemuliaan tanaman partisipatif) dalam rangka menghasilkan tanaman yang beradaptasi pada lokasi tertentu, dan (4) pemuliaan dengan memanfaatkan bioteknologi dan rekayasa genetika

BAB III.

PENUTUP

A.    Kesimpulan

Dari uraian diatas dapat disimpulkan bahwa fisiologi dan pemuliaan memiliki memiliki keterkaitan antara satu sama lain dalam peranananya yang sangat penting dalam meningkatkan hasil pertanian di Indonesia. Karena  Fisiologi merupakan bagian dari Pemuliaan dalam usaha meningkatkan hasil pertanian. Dengan Fisiologi kita dapat mengetahui struktur dan fungsi pada bagian tubuh tanaman sehingga kita dapat melakukan suatu rekayasa maupun suatu perakitan pada tanaman agar diperoleh  tanaman baru yang unggul.

Peran pemuliaan tanaman dalam usaha peningkatan hasil pertanian  sangat penting terutama dengan pemanfaatan plasma nutfah.. Pemanfaatan plasma nutfah dalam program pemuliaan yang sangat intensif telah dilakukan pada tanaman pangan dan hortikultura. Hasil-hasil pemuliaan akan sangat menentukan usaha peningkatan hasil pertanian Hal ini tentu telah terlihat dari banyaknya jumlah varietas unggul yang telah dihasilkan dan telah terbukti dapat meningkatkat mutu dan hasil pertanian.

           

Daftar Pustaka

Lakitan Benyamin. 2004. Dasar-Dasar Fistum. Jakarta. PT. Raja    Grafinda.Persada.

Mangoendidjojo, W. 2003. Dasar-Dasar Pemuliaan Tanaman. Kanisius,      Yogyakarta.

Salisbury Frank B. 1995. Fisiologi Tumbuhan. Bandung: ITB

Sasmitamihardja, Dardjat. 1996. Fisiologi Tumbuhan. Bandung: ITB

Wilkins Malcolm B. 1989. Fisiologi Tanaman. Jakarta: BUMI AKSARA