RISET & PENGEMBANGAN SORGUM DAN GANDUM UNTUK KETAHANAN PANGAN Soeranto Human Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi, Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN), Jl. Lebak Bulus Raya 49, Pasar Jumat, Jakarta Selatan e-mail:
[email protected] ABSTRACT RESEARCH & DEVELOPMENT OF SORGHUM AND WHEAT FOR FOOD SECURITY. Sorghum and wheat are food crops that are potential to be developed in dryland farming system and to support food security in Indonesia. Sorghum can be utilized as food, feed and fuel (bioethanol) source, has wide adaptability, requires less agricultural inputs than the other food crops and has good nutritive values. Unfortunately, sorghum has so far been regarded as a minor crop and its research & development remain insignificant. Meanwhile, wheat flour is the second most important food after rice and its demand is always increasing every year. The demand is entirely coming from import and recently wheat import reaches up to 10 million tons per year. Whereas, wheat plant can grow and produce good grain yield in Indonesia especiially when grown in the highland areas with cool climate. Sorghum and wheat are food crops suitable for dryland farming agriculture so that they have opportunity to be cultivated in areas having problem with water scarcity to increase land productivity. These two crops are not Indonesian origin so that their available genetic variabilities are still low. Attempts to increase genetic variation have been achieved through introducing plant materials from abroads, and through breeding programs by conventional, mutation and biotechnological approaches. Sorghum and wheat breeding by mutation techniques using gamma irradiation has been conducted at the Center for the Application of Isotope and Radiation Technology, National Nuclear Energy Agency (BATAN). The general breeding objectives are to improve yield, quality and adaptability for supporting food diversification and to ensure food security in Indonesia. The specific objectives are to develop sorghum varieties tolerant to adverse conditions (drought and soil acidity), and wheat varieties adaptive to lowland agriculture system. Some promising mutant lines of sorghum and wheat have already been resulted and they are now under multi location trials. PENDAHULUAN Kebutuhan akan beras sebagai bahan pangan utama Indonesia cenderung terus meningkat setiap tahunnya seiring dengan peningkatan jumlah penduduk. Pada tahun 2025 penduduk Indonesia diprediksi mencapai lebih kurang 300 juta jiwa yang tentunya akan membutuhkan beras dalam jumlah yang sangat besar. Pada tahun 2014 saja pemerintah Indonesia telah mentargetkan produksi beras sebanyak 75,7 juta ton gabah kering giling (Suswono, 2011). Selama ini, peningkatan produksi beras nasional sangat tergantung pada padi sawah, sementara luas lahan sawah cenderung terus menyusut akibat alih fungsi penggunaan untuk usaha non-pertanian. Kondisi semacam itu akan mempersulit Indonesia untuk dapat memenuhi kebutuhan beras secara mandiri jika hanya mengandalkan pada produksi padi lahan sawah. Sebagai antisipasi maka alternatif yang dapat ditempuh adalah
dengan meningkatkan produktivitas tanaman penghasil karbohidrat sebagai sumber pangan utama non-beras di lahan kering. Indonesia memiliki potensi yang sangat besar untuk memproduksi karbohidrat atau gula dari tanaman yang dapat dimanfaatkan untuk sumber bahan pangan utama. Keanekaragaman jenis tanaman yang potensial sebagai sumber pangan utama tumbuh subur dan tersebar luas di wilayah Indonesia, yaitu berupa tanaman bebijian seperti padi, jagung, sorgum dan gandum; tanaman umbi-umbian seperti singkong, ubi jalar, kentang dan garut; serta tanaman penghasil nira seperti tebu, sorgum manis, kelapa, dan aren. Sorgum dan gandum merupakan tanaman pangan lahan kering yang memiliki potensi besar dikembangkan di Indonesia. Sorgum dapat digunakan sebagai pangan, pakan ternak dan bioenergi (bioetanol), mampu beradaptasi pada kondisi lahan marginal dan membutuhkan air relatif lebih sedikit (lebih tahan terhadap kekeringan dibanding tanaman pangan lain). Sementara itu, gandum merupakan bahan makanan pokok terpenting kedua setelah beras di mana masyarakat mengkonsumsi dalam bentuk mie, bakso, roti dan sebagainya dalam jumlah yang sangat besar. Seluruh kebutuhan gandum Indonesia dipasok dari impor dan jumlah impor biji gandum saat ini melebihi 10 juta ton per tahun. Padahal, tanaman gandum dapat tumbuh dan berproduksi dengan baik di Indonesia, khususnya di daerah-daerah dataran tinggi bersuhu sejuk. Upaya peningkatan produksi dan kualitas sorgum dan gandum Indonesia telah dicapai melalui berbagai cara di antaranya melalui program pemuliaan tanaman. BATAN telah melalukan pemuliaan tanaman sorgum dan gandum dengan teknik mutasi radiasi. Tujuan pemuliaan tanaman adalah memperbaiki varietas/genotip sorgum dan gandum yang ada sehingga genetik tanaman akan menjadi lebih unggul, misalnya selain memiliki produksi biji dan kualitas yang tinggi, tanaman sorgum diharapkan menjadi lebih toleran pada kondisi lahan-lahan bermasalah (kekeringan, kemasaman, salinitas) dan gandum dapat menjadi lebih adaptif pada daerah dataran rendah bersuhu tinggi. SORGUM DAN GANDUM UNTUK DIVERSIFIKASI PANGAN Indonesia perlu menggali dan mengembangkan bermacam jenis tanaman potensial yang dapat mendukung ketahanan pangan melalui program difersifikasi bahan pangan. Sebetulnya Indonesia memiliki banyak jenis tanaman penghasil karbohidrat yang berpotensi dikembangkan menjadi bahan alternatif dalam diversifikasi pangan. Salah satu di antaranya adalah sorgum (Sorghum bicolor L.). Sorgum sangat cocok untuk diversifikasi pangan karena bijinya mengandung karbohidrat yang relatif tinggi sebagai sumber bahan pangan utama, dan memiliki protein, kalsium, mineral dan vitamin yang tidak kalah dibanding beras dan jagung (Tabel 1). Sementara itu, batang dari sorgum manis (sweet sorghum) dapat diperas niranya untuk bahan pembuatan gula atau jaggery dan bioetanol (ICRISAT, 1990; Reddy et al., 2007). Selain untuk pangan, sorgum juga dapat dimanfaatkan sebagai pakan ternak unggas (biji) maupun ternak ruminansia (batang dan daun). Di negara maju, sorgum banyak digunakan sebagai bahan baku industri seperti industri bioetanol, bir, kertas, plastik bio, sirup, pati, dan bermacam makanan olahan (ICRISAT, 1990). Secara global sorgum merupakan tanaman pangan penting di mana posisinya berada di peringkat ke-5 setelah gandum, padi, jagung dan barley. Sorgum dibudidayakan di banyak negara dan sekitar 80 % areal pertanaman berada di wilayah Afrika dan Asia. Produsen sorgum dunia didominasi oleh Amerika Serikat, India, Nigeria, China, Mexico, Sudan dan Argentina (ICRISAT/FAO, 1996). Sebagai bahan pangan, kandungan gizi sorgum bersaing
dengan beras dan jagung, bahkan kandungan protein, kalsium dan vitamin B1 sorgum lebih tinggi daripada beras dan jagung (DEPKES RI, 1992). Atas dasar fakta tersebut maka sorgum diharapkan dapat membantu mengatasi masalah pangan dan gizi masyarakat, terutama di daerah-daerah marginal yang rawan pangan. Tabel 1. Perbandingan gizi berbagai bahan pangan (per 100 gram bagian dapat dimakan). Kalori (kal)
Karbohid rat (g)
Protein (g)
Lemak (g)
Kalsium (mg)
Fosfor (mg)
Zat Besi (mg)
Vitamin B1 (mg)
Beras
360
78,9
6,8
0,7
6
140
0,8
0,12
Jagung
361
72,4
8,7
4,5
9
380
4,6
0,27
Sorgum
332
73,0
11,0
3,3
28
287
4,4
0,38
Gandum
365
77,3
8,9
1,3
16
106
1,2
0.12
Komoditi
Sumber: DEPKES RI, 1992. Sementara itu, tanaman gandum (Triticum aestivum L.) sebetulnya dapat tumbuh dan berproduksi dengan baik di Indonesia, terutama di daerah dataran tinggi bersuhu sejuk. Pada zaman Belanda gandum ditanam di beberapa daerah dingin di Jabar, Jateng, Jatim, dan Sumut. Setelah merdeka, litbang gandum mulai dilakukan pada tahun 1969 dan penanamannya terbatas hanya pada daerah dataran tinggi. Sejak itu, diperkenalkan plasma nutfah gandum dari luar negeri di antaranya dari CIMMYT, India, Thailand dan China (Jusuf, 2002). Kebijakan pemerintah Orde Baru, yang terlalu fokus pada produksi dan swasembada beras (padi), menyebabkan litbang tanaman pangan lain termasuk gandum menjadi terbatas. Penanaman dan produksi gandum nasional masih sangat rendah bahkan petani masih mengalami kesulitan budidaya terutama menyangkut ketersediaan benih gandum. Tanaman gandum memerlukan proses vernalisasi (vernalization) yaitu suatu perlakuan dengan suhu rendah untuk merangsang tanaman agar dapat berbunga dan menghasilkan biji. Daerah bersuhu rendah yang berpotensi untuk pertanaman gandum biasanya terdapat di dataran tinggi pada elevasi lebih dari 1000 meter di atas permukaan laut. Pengembangan gandum di daerah dingin semacam itu sering menghadapi kendala, terutama dalam hal pesaingan penggunaan lahan dengan tanaman hortikultura (sayuran dan buah-buahan). Selain itu, hambatan juga muncul karena sebagian besar petani belum mengenal budidaya gandum, serta belum ada jaminan pasar untuk produk gandum lokal yang dihasilkan. Kondisi semacam itu membuat budidaya gandum menjadi sulit untuk bekembang. Diharapkan melalui kegiatan penelitian, Indonesia akan dapat mengembangkan gandum yang cocok untuk daerah dataran rendah sehingga pada suatu saat nanti budidaya gandum tidak lagi terbatas hanya di dataran tinggi saja. PENINGKATAN PRODUKTIVITAS LAHAN KERING Indonesia memiliki lahan pertanian yang sangat luas. Sayangnya, tidak semua lahan tergolong subur dan cocok untuk budidaya tanaman pangan, bahkan sebagian besar lahan tergolong marginal. Lahan marginal yang paling dominan adalah lahan yang sering diterpa kekeringan (drought prone areas), lahan masam (acid soil) dan lahan berkadar garam tinggi (saline soil). Banyak upaya telah dilakukan untuk meningkatkan produktivitas lahan marginal, di antaranya dengan mencari tanaman yang cocok beradaptasi misalnya sorgum yang sangat tahan terhadap kondisi kekeringan.
Sorgum telah lama dikenal oleh petani Indonesia khususnya di Jawa, NTB dan NTT namun budidaya dan pengembangannya masih sangat terbatas. Di Jawa sorgum dikenal dengan nama Cantel dan umumnya ditanam di lahan tegalan sebagai tanaman sela. Sorgum memiliki potensi sangat besar dan prospektif untuk dikembangkan sejalan dengan upaya peningkatan produktivitas lahan marginal karena sorgum memiliki daya adaptasi yang luas dan memerlukan jumlah air yang relatif sedikit dalam pertumbuhannya. Sorgum sangat tahan kondisi lahan kering karena domestikasinya memang berasal dari Afrika yang beriklim kering atau semi-arid (Toure et al., 2004; Borrell et al., 2005). Secara fisiologis, permukaan daun yang mengandung lapisan lilin dan sistem perakaran yang ekstensif, fibrous dan dalam, cenderung membuat tanaman sorgum efisien dalam absorpsi dan pemanfaatan air. Hasil studi menunjukkan bahwa untuk menghasilkan 1 kg akumulasi bahan kering sorgum hanya memerlukan 332 kg air, sedangkan jagung, barley dan gandum memerlukan lebih banyak air yaitu berturut-turut sebanyak 368, 434 dan 514 kg air (House, 1995). Menurut perhitungan, kebutuhan air untuk sorgum adalah 1/8 dari jumlah air yang dibutuhkan padi. Keunggulan lain, sorgum dapat ditanam dengan sistem ratun (ratooning system) yang memerlukan hanya sedikit tenaga kerja, karena tanaman dapat dipanen dua sampai tiga kali untuk sekali tanam. Daya adaptasi yang luas, kebutuhan air yang sedikit dan tahan terhadap kekeringan merupakan keunggulan utama sorgum dapat dikembangkan di Indonesia. Lahan kering untuk pertanian ada seluas 144 juta hektar dan menutut DEPTAN lahan pertanian yang potensial untuk sorgum ada seluas 19,91 juta hektar (DEPTAN, 2004). Sorgum merupakan tanaman pilihan paling sesuai dalam upaya peningkatan produktivitas lahan-lahan kering marginal, lahan kosong atau lahan non-produktif lainnya. Dengan menanam sorgum maka produktifitas lahan akan meningkat dan juga mendukung upaya pengembangan pertanian berkelanjutan dan peningkatan produksi pangan Indonesia. PERBAIKAN VARIETAS SORGUM DAN GANDUM Sorgum dan gandum bukan tanaman asli Indonesia, oleh karenanya keragaman genetik yang ada masih sangat terbatas. Selama ini produksi dan kualitas gandum dan sorgum lokal masih sangat rendah dibanding produk impor, sehingga diperlukan upaya perbaikan varietas tanaman melalui program pemuliaan tanaman. Upaya ini dapat dilakukan dengan meningkatkan keragaman genetik tanaman sebagai dasar dalam proses seleksi genotipe unggul. Tujuan pemuliaan tanaman adalah memperbaiki sifat-sifat tanaman yang sudah ada sehingga akan menjadi lebih unggul dibanding dengan tanaman asalnya. Misalnya, tanaman menjadi lebih tahan terhadap serangan hama dan penyakit, berproduksi lebih tinggi, dan memiliki kualitas hasil yang lebih baik. Pemuliaan biasanya diawali dengan upaya peningkatan ragam genetik tanaman, dilanjutkan dengan seleksi, pemurnian benih, pengujian, hingga pelepasan varietas unggul. Adanya keragaman genetik yang tinggi sangat diharapkan dalam suatu program pemuliaan tanaman sehingga akan dapat memberikan peluang besar bagi keberhasilan proses seleksi genotipe unggul. Metode yang umum digunakan dalam peningkatan keragaman genetik tanaman adalah introduksi, seleksi, hibridisasi, bioteknologi dan mutasi (Allard, 1999; Poehlman et al., 1995; Richards, 1997). Introduksi adalah upaya pemuliaan tanaman dengan cara mendatangkan sumber genetik baru dari luar negeri yang selanjutnya dilakukan uji adaptasi di daerah setempat. Tanaman introduksi yang memiliki daya adaptasi baik, berproduksi tinggi atau memiliki sifat
keunggulan lainnya dapat dilepas menjadi varietas unggul baru. Sebagai contoh, varietas unggul gandum Timor dan Nias yang dilepas tahun 1993 adalah hasil pemuliaan tanaman dengan metode introduksi. Timor adalah varietas introduksi dari India di mana tetuanya adalah galur Punjab-81, sedangkan Nias berasal dari galur Thai-88 yang diintroduksi dari Thailand. Kedua varietas gandum tersebut telah diuji adaptasi di daerah Sumbar, Jabar, Jatim dan Timtim dengan hasil rata-rata mencapai 2 ton/ha dan umur panen masing-masing 85 dan 90 hari bila ditanam pada ketinggian 900 m di atas permukaan laut (Jusuf, 2002) . Seperti dilaporkan bahwa gandum telah dibudidayakan di Indonesia sejak zaman Belanda dan terbukti dapat tumbuh dan berproduksi dengan baik di lahan pertanian dataran tinggi bersuhu sejuk. Bila demikian adanya, maka seharusnya bangsa Indonesia telah memiliki koleksi plasma nutfah gandum yang dulu pernah dibudidayakan. Dengan demikian maka penggalian potensi sumber genetik gandum dapat dilakukan melalui seleksi, yaitu dengan memilih genotipe terbaik di antara keragaman sumber plasma nutfah yang tersedia, untuk selanjutnya dikembangkan menjadi varietas unggul baru. Sejak hukum Mendel dikenal dalam ilmu genetika, pemuliaan tanaman dengan hibridisasi, yaitu persilangan tanaman yang memiliki sifat-sifat genetik berbeda, telah dilakukan secara lebih intensif. Perpaduan genetik antara dua tetua tanaman yang disilangkan diharapkan dapat menghasilkan rekombinasi sifat-sifat baru dan meningkatkan keragaman genetik tanaman, yang selanjutnya melalui proses seleksi akan dihasilkan galur atau varietas yang lebih unggul. Telah banyak dilaporkan varietas unggul gandum dan sorgum yang dihasilkan melalui program hibridisasi. Sejalan dengan semakin berkembangnya ilmu genetika molekuler, akhir-akhir ini dikenal pemuliaan tanaman dengan bioteknologi. Pada prinsipnya teknik ini mirip hibridisasi, bedanya hanya pada materi yang disilangkan (ditransfer) yaitu berada pada tingkat gen. Kelebihannya bahwa transfer gen pada bioteknologi dapat dilakukan baik dalam spesies tanaman yang sama maupun berbeda. Gen yang ditransfer biasanya telah diidentifikasi sebagai gen pengontrol suatu sifat unggul tertentu, misalnya gen pengontrol ketahanan terhadap hama dan penyakit. Tanaman hasil transfer gen dikenal sebagai tanaman transgenik. Bila memang terbukti memiliki keunggulan tertentu, maka tanaman transgenik dapat dilepas menjadi varietas unggul baru. Isyu tentang tanaman transgenik sampai kini masih dalam perdebatan di banyak negara karena terkait dengan keamanan pangan (food safety), keamanan hayati (biosafety), dan keamanan lingkungan (environmental safety). Setiap negara, termasuk Indonesia, perlu menetapkan peraturan atau regulasi khusus untuk menjamin keamanan produk transgenik atau Genetically Modified Organism (GMO). PEMULIAAN TANAMAN DENGAN TEKNIK MUTASI Dalam pemuliaan tanaman, peran utama iptek nuklir terkait dengan kemampuannya dalam menginduksi mutasi pada materi genetik. Kemampuan tersebut dimungkinkan karena nuklir memiliki energi cukup tinggi untuk dapat menimbulkan perubahan pada struktur atau komposisi materi genetik tanaman (genom, kromosom, gen atau DNA). Perubahan yang terjadi secara tiba-tiba, acak dan diwariskan pada generasi berikutnya dikenal dengan istilah mutasi. Sebetulnya mutasi pada tanaman dapat terjadi secara alami yaitu sebagai akibat pengaruh radiasi sinar kosmis matahari, namun prosesnya terjadi dengan laju sangat lambat. Laju mutasi dapat ditingkatkan dengan induksi (induced mutation) menggunakan energi nuklir seperti radiasi sinar gamma. Pada level tertentu, mutasi pada tanaman dapat
menimbulkan ragam genetik yang berguna sebagai bahan dasar proses seleksi genotipe dalam program pemuliaan (IAEA, 1977; Novak et al., 1992; Van Harten, 1998). Induksi mutasi pada tanaman dapat dilakukan dengan perlakuan bahan mutagen (mutagenic agent) tertentu pada materi reproduktif tanaman seperti benih, bibit atau organ reproduksi in-vitro (kultur sel atau jaringan). Bahan mutagen digolongkan ke dalam dua jenis yaitu mutagen kimia dan mutagen fisika. Mutagen kimia pada umumnya berasal dari senyawa kimia yang memiliki gugusan alkil seperti ethyl methane sulphonate (EMS), diethyl sulphate (dES) dan methyl methane sulphonate (MMS); sedangkan mutagen fisika merupakan radiasi pengion seperti radiasi gamma, radiasi beta, neutron, dan partikel dari akselerator (Medina et al., 2005). Mutagen kimia dapat menimbulkan mutasi melalui beberapa mekanisme. Apabila materi genetik tanaman diberi perlakuan mutagen kimia, maka gugus alkil aktif dari bahan mutagen dapat ditransfer ke molekul lain pada posisi di mana kepadatan elektron cukup tinggi seperti pada gugus fosfat molekul purin dan pirimidin yang merupakan penyusun struktur deoxiribonucleic acid (DNA), yaitu struktur kimia yang membawa gen (sifat keturunan). Basa-basa yang menyusun struktur DNA terdiri dari adenin, guanin, timin, dan citosin. Adenin dan guanin merupakan basa bercincin ganda yang disebut purine, sedangkan timin dan citosin bercincin tunggal dan disebut pirimidin. Struktur molekul DNA berbentuk pilitan ganda (double helix) dan tersusun atas pasangan spesifik adenin-timin dan guanincitosin. Suatu contoh mutasi yang sering ditimbulkan oleh mutagen kimia adalah perubahan basa pada struktur DNA yang mengarah pada pembentukan 7-alkyl guanine (IAEA, 1977). Mutagen fisika merupakan radiasi pengion yang dapat melepas energi sehingga menimbulkan ionisasi begitu melewati atau menembus materi yang dilewati. Apabila materi reproduksi tanaman terkena radiasi, proses ionisasi akan terjadi dalam jaringan tanaman. Selanjutnya ionisasi pada jaringan yang mengandung materi genetik dapat menimbulkan perubahan struktur dan komposisi yang sering bersifat permanen dan terwariskan ke generasi berikutnya (IAEA, 1977). Perubahan genetik (mutasi) yang terwariskan sering berdampak positif bagi peningkatkan keragaman dalam proses pemuliaan tanaman. Mutasi pada materi genetik sering diekspresikan secara langsung dan teramati pada fenotipe tanaman homozygote, dan diturunkan ke generasi berikutnya. Pada kasus lain, mutasi mungkin tidak secara langsung terekspresikan pada fenotipe, yaitu bila mutasi terjadi ke arah resesif dan berada pada struktur genotipe heterozygote (silent mutation). Ekspresi mutasi pada fenotipe dapat mengarah ke positif atau negatif (relatif tergantung pada tujuan pemuliaan), dan mungkin juga mutasi dapat kembali menjadi normal (recovery). Mutasi ke arah negatif mungkin dapat menyebabkan kematian (lethality), ketidaknormalan (abnormality), sterilitas (sterility) atau kerusakan fisiologis lainnya (physiological disorders). Namun demikian, efek sterilitas dari mutasi sering diperlukan dalam pembentukan tanaman hibrida seperti pada padi dan jagung. Demikian pula efek ketidaknormalan yang sering diharapkan, misalnya pada tanaman hias di mana mutasi mungkin menimbulkan keunikan tertentu yang memberikan nilai ekonomis tinggi. Mutasi ke arah sifat positif dan diwariskan ke generasi berikutnya merupakan mutasi yang diharapkan oleh pemulia pada umumnya. Sifat positif yang dimaksud relatif, tergantung pada tujuan program pemuliaan tanaman. Sinar gamma merupakan mutagen yang paling banyak digunakan dalam program pemuliaan tanaman karena memiliki energi dan daya tembus yang relatif tinggi dibanding lainnya. Secara global sinar gamma telah terbukti paling efektif dan efisien dalam menghasilkan varietas mutan unggul berbagai jenis tanaman. Sejak tahun 1976 perolehan varietas tanaman hasil pemuliaan dengan teknik mutasi terus berkembang sangat pesat.
Pada tahun 2000 tercatat lebih 2250 varietas mutan tanaman telah terdaftar pada database IAEA. Sebagian besar varietas mutan tanaman berasal dari benua Asia disusul Eropa dan Amerika. Negara yang paling produktif adalah China disusul India, Rusia, Belanda, USA dan Jepang. Varietas mutan tanaman didominasi oleh jenis tanaman bebijian (serealia) disusul kacang-kacangan, tanaman industri dan hortikultura. Khusus serealia, varietas mutan padi adalah yang paling banyak dihasilkan, disusul barley dan gandum (Maluszynski et al., 2000). Di Indonesia, penggunaan teknik nuklir (radioisotop dan radiasi) di berbagai bidang penelitian dilakukan oleh Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN). Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi (PATIR) telah melakukan banyak penelitian aplikasi teknik nuklir di bidang pertanian. Kegiatan pemuliaan tanaman dengan teknik mutasi dimulai tahun 1972, yaitu dalam program perbaikan kandungan protein padi (Ismachin et al., 1972). Sejak saat itu pemuliaan mutasi terus berkembang dan telah diaplikasikan pada beberapa jenis tanaman lainnya. Hingga kini kegiatan pemuliaan mutasi di BATAN telah menghasilkan sebanyak 25 varietas unggul tanaman yang terdiri dari 16 padi, 6 kedelai, 1 kacang hijau, 1 kapas dan 1 sorgum, serta banyak galur mutan harapan termasuk sorgum dan gandum (BATAN, 2009). PEMULIAAN MUTASI SORGUM Pada tahun 1996, benih sorgum varietas Durra diperoleh dari International Crops Research Institute for Semi-Arid Tropics (ICRISAT) melalui expert sorgum Dr. Subash Gupta. Sorgum Durra memiliki banyak keunggulan di antaranya berbiji putih dan kandungan tanin rendah, sehingga cocok untuk pangan dan pakan ternak. Di India sorgum Durra digunakan untuk membuat bermacam menu makanan seperti roti/kue lokal yang dikenal sebagai “Japati” atau “Jawar”. Di Indonesia, sorghum Durra dapat tumbuh namun produktivitasnya rendah terutama bila ditanam pada daerah kering (drought prone areas). Pemuliaan tanaman bertujuan memperbaiki daya apatasi sorgum Durra sehingga lebih tahan terhadap kekeringan (drought tolerance) dengan produktivitas dan kualitas yang lebih baik untuk pangan dan pakan ternak. Keragaman genetik sorgum Durra ditingkatkan melalui mutasi induksi dengan iradiasi sinar gamma. Hasil penelitian memperoleh dosis optimal iradiasi gamma berkisar antara 250-400 Gy. Seleksi mutan tanaman mulai dilakukan pada generasi ke dua (M2), yaitu dengan memilih tanaman yang memiliki sifat agronomi dan kualitas yang lebih baik dibanding induknya (putative mutants). Selanjutnya, terhadap tanaman terseleksi dilakukan uji adaptasi tahan kekeringan di daerah Gunungkidul, DIY. Penanaman sorgum diatur sedemikian rupa pada akhir musim hujan sehingga pertumbuhan fase generatif hingga panen tanaman terekspos kekeringan alami. Musim kering di Gunungkidul berlangsung cukup panjang, biasanya antara Mei sampai Oktober. Parameter agronomi, produksi biomasa dan hasil biji digunakan sebagai kriteria seleksi tanaman sorgum yang tahan terhadap kekeringan (Soeranto et al., 2001). Pengujian selama musim kering periode 2001-2004 telah menghasilkan sejumlah galur mutan sorgum tahan kekeringan (Tabel 2) yang memiliki keunggulan sifat agronomi seperti semi-dwarf, kegenjahan, bentuk/ukuran malai dan biji, warna biji, produksi biomasa dan biji, serta indeks kekeringan (drought index) (Soeranto et al., 2003). Diharapkan sorgum tahan kekeringan dapat dikembangkan untuk meningkatkan produktivitas lahan kosong (bera) di saat musim kering. Penanaman sorgum di musim kering setidaknya akan membantu upaya pencukupan pangan dan pakan ternak bagi masyarakat setempat, yaitu di saat jenis tanaman lain sulit tumbuh.
Pada periode 2007-2009, penelitian sorgum termasuk dalam program riset insentif terapan Kementrian Negara Riset dan Teknologi. Tujuan penelitian adalah memperbaiki genetik tanaman terkait dengan sifat ketahanan terhadap lahan masam. Penelitian tersebut sangat penting mengingat lebih dari 99,5 juta hektar lahan kering di Indonesia (69,1 %) merupakan lahan masam (Hidayat et al., 2002). Tanah masam dengan indikator pH tanah yang rendah (<5,0) menjadi faktor pembatas utama produktivitas tanaman karena adanya keracunan aluminium (Kochian et al., 1995). Sorgum memiliki daya adapasi luas pada lahan marjinal sehingga ada peluang dapat tumbuh dan beradaptasi dengan baik pada lahan masam dengan tingkat kejenuhan Al tinggi. Sejumlah galur mutan sorgum koleksi PATIR-BATAN telah diuji daya tahannya terhadap lahan masam. Penelitian dilakukan di Lampung pada daerah dengan kondisi pH tanah berkisar 4,2 sampai 4,7 dengan tingkat kejenuhan Al 30-39 %. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sejumlah galur sorgum sangat tahan (highly tolerant) dan sebagian agak tahan (moderately tolerant) terhadap lahan masam (Tabel 2). Galur-galur sorgum tahan lahan masam tersebut kini dalam proses pemurnian dan perbanyakan benih. Tabel 2. Galur-galur sorgum tahan terhadap kekeringan dan lahan masam. Galur/Varietas Tahan Lahan Masam Galur Tahan Kekeringan Sangat Tahan Moderat Tahan B-68, B-69, B-72, B-75, BGH-ZB-41-07, YT30-39-07, ZH30-35-07, BR-ZH30-07-07, 76, B-83, B-90, B-92, B-94, B-76, ZH30-29-07, B-92, BR-ZH30-06-07, ZH30-30-07 B-95, B-100, ZH-30, CTY-6 YT30-40-07, Durra, Mandau, dan Higari. dan CTY-33 Kawali dan Numbu. Galur-galur harapan sorgum, baik galur yang tahan kekeringan maupun tahan lahan masam, sangat bermanfaat untuk litbang sorgum ke depan, khususnya terkait dengan program diversifikasi pangan Indonesia. Semua galur harapan sorgum beserta materi pemuliaan lainnya kini tersimpan dalam suatu koleksi plasma nutfah di PATIR-BATAN. Tercatat banyak mitra dari lembaga litbang dan perguruan tinggi (pada umumnya mahasiswa) telah memanfaatkan koleksi plasma nutfah sorgum tersebut untuk berbagai tujuan penelitian. Riset sorgum juga banyak bekerjasama dengan mitra swasta yang pada prinsipnya mendukung riset yang lebih aplikatif terhadap galur-galur sorgum untuk pangan, pakan ternak dan bioenergi. Riset sorgum di PATIR-BATAN juga mendapat dukungan internasional yaitu dari International Atomic Energy Agency (IAEA), Forum for Nuclear Cooperation in Asia (FNCA), Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) dan International Crop Research Institute for the Semi-Arid Tropics (ICRISAT). PEMULIAAN MUTASI GANDUM Pada awalnya seorang pakar pemuliaan mutasi dari IAEA, Mr. Knut Mikaelsen (alm), memperkenalkan benih dua varietas gandum tropis asal CIMMYT Meksiko, yaitu Sonalika dan SA-75. Penelitian awal dilakukan untuk mempelajari respon atau sensitivitas tanaman gandum terhadap iradiasi sinar gamma untuk tujuan pemuliaan tanaman lebih lanjut. Disimpulkan bahwa dosis optimal iradiasi gamma untuk pemuliaan gandum berkisar antara 200-350 Gy (Soeranto, 1997; Soeranto et al., 2002). Dosis optimal adalah dosis iradiasi gamma yang dapat menimbulkan keragaman genetik tertinggi pada populasi tanaman generasi kedua setelah iradiasi (M2).
Pada tahun 1986, penelitian gandum dilanjutkan secara lebih mendalam dan terfokus pada ketahanan terhadap penyakit karat (Puccinia striiformis). Penyakit karat adalah salah satu penyakit tanaman gandum terpenting, khususnya untuk daerah tropis di mana kondisi suhu dan kelembapan yang tinggi. Hasil penelitian yang berupa galur-galur mutan gandum telah diuji di lapangan pada agroekosistem dataran tinggi (800-1200 m dpl) yang bersuhu sejuk di daerah Cipanas dan Kuningan, Jawa Barat pada tahun 1992-1994. Disimpulkan bahwa beberapa galur mutan gandum sangat tahan terhadap penyakit, memiliki produksi biji yang relatif tinggi dan kualitas tepung yang baik. Namun, atas kebijakan Menteri Pertanian, penelitian gandum sempat terhenti di tahun 1995, akan tetapi benih galur-galur mutan yang telah dihasilkan dari penelitian sebelumnya masih tetap tersimpan dan terjaga dalam koleksi plasma nutfah gandum di PATIR-BATAN. Pada tahun 2001, kerjasama penelitian gandum mulai terjalin dengan mitra swasta yaitu P.T. Bogasari Flour Mills. Kegiatan kerjasama dimulai dengan peremajaan benih galurgalur gandum yang tersimpan dalam koleksi plasma nutfah di PATIR-BATAN, dan dilanjutkan dengan perbanyakan benih. Hasil kajian disepakati bahwa dua galur mutan gandum hasil riset PATIR-BATAN, yaitu CPN-1 dan CPN-2 yang memiliki produksi dan kualitas tepung terbaik, disertakan dalam uji multi lokasi tingkat nasional, bersama dengan galur-galur koleksi PT. Bogasari yaitu Punjab 81 (Acc. No. BW8623), WL2265 (Acc. No. BW11096), SA-75 (Acc. No. BW 6277), DWR 162 dan DWR 195. Pada tahun 2005 pemerintah melalui Departemen Pertanian mencanangkan program penanaman gandum yang disebut “Gandum Berkibar”. Dalam program tersebut, galur mutan gandum CPN-1 dan CPN-2 diikutsertakan pada demplot percontohan gandum secara luas di daerah Kaliurang (DIY), Tawangmangu, Wonosobo (Jateng) dan Tosari (Jatim). Selama periode 2002-2007, PATIR-BATAN terlibat program penelitian gandum regional yang disponsori oleh International Atomic Energy Agency (IAEA) melalui Regional Cooperation Agreement (RCA) Project RAS/5/040 dengan negara peserta adalah China, Filipina, India, Indonesia, Korea, Malaysia, Pakistan, Sri Lanka, Thailand, dan Vietnam. Telah disepakati bahwa IAEA membantu dan memfasilitasi pertukaran materi pemuliaan (breeding materials) di antara negara peserta. Alhasil, Indonesia telah menerima benih gandum dari IAEA yang bersumber dari China, Pakistan dan Australia. Secara keseluruhan materi pemuliaan gandum disajikan dalam Tabel 3. Semua materi tersebut kini tersimpan dalam koleksi plasma nutfah gandum di PATIR-BATAN untuk litbang gandum ke depan. Tujuan litbang gandum ke depan adalah mendapatkan genotipe yang dapat tumbuh dan beradaptasi dengan baik di dataran rendah. Melalui teknik mutasi induksi dengan radiasi gamma diharapkan masalah vernalisasi pada gandum dapat terpecahkan sehingga akan dihasilkan mutan tanaman yang tidak memerlukan vernalisasi. Dengan demikian pertumbuhan dan perkembangan tanaman tidak harus tergantung pada suhu rendah. Bila berhasil, maka gandum akan dapat ditanam di daerah-daerah dataran rendah seperti layaknya tanaman pangan lainnya. Dengan demikian maka tidak mustahil pada suatu saat nanti Indonesia akan menjadi produsen gandum sehingga secara otomatis akan mengurangi impor gandum. Pengembangan gandum di daerah dataran rendah akan berdampak positif bagi diversifikasi dan ketahanan pangan, perbaikan gizi dan ekonomi masyarakat Indonesia. Mulai tahun 2010 terbentuk Konsorsium Gandum Indonesia yang dikoordinir oleh Balitsereal, Kementerian Pertanian. PATIR-BATAN ikut terlibat dalam kegiatan Konsorsium Gandum yang di antaranya adalah pengujian multi lokasi galur-galur gandum untuk tujuan pelepasan varietas gandum yang adaptif pada daerah dataran rendah. Galur-galur gandum yang masuk dalam program pengujian konsorsium berasal dari Balitsereal (Weaver, Rayon,
PJN, Kauz*2, Caro, Altar 84, CAS 62, Fang 60), dari PATIR-BATAN (CBD-16, CBD-17, CBD-20, CBD-23, CPN-01) dan sebagai kontrol digunakan gandum varietas Selayar dan Dewata. Tabel 3. Materi pemuliaan (breeding materials) gandum terkoleksi di PATIR-BATAN. Materi Benih Gandum dari Benih Galur/Varietas Mutan Gandum dari PT. Bogasari Konsorsium Luar Negeri PATIR-BATAN Punjab-81* Weaver China: F-44, Yuan-039 dan CPN-01 WL-2265* Rayon Yuan-1045 CPN-02 SA-75* PJN CBD-16 DWR-162** Kauz*2 Pakistan: Pavon-76, Soghat- CBD-17 DWR-195** Caro 90, Kiran-95 dan WL-711 CBD-18 Nias*** Altar 84 CBD-19 Dewata*** CAS 62 Australia: ZWE04-19, CBD-20 Selayar*** Fang 60 ZWE04-20 dan ZWE04-27 CBD-21 Dewata*** CBD-23 Selayar*** * berasal dari CIMMYT, Meksiko **berasal dari India ***varietas unggul nasional KESIMPULAN DAN SARAN Gandum dan sorgum merupakan tanaman potential bagi Indonesia dan dapat diandalkan untuk mendukung keberhasilan program diversifikasi pangan yang selanjutnya mengarah kepada ketahanan pangan bangsa. Kedua jenis tanaman tersebut masih belum banyak dikenal oleh masyarakat luas sehingga budidaya dan pengembangannya masih sangat terbatas. Melalui penelitian dan pemuliaan tanaman diharapkan gandum dan sorgum dapat ditingkatkan produktivitas dan kualitasnya untuk mendukung pembangunan industri pangan. Pengembangan budidaya sorgum dapat dilakukan dalam system pertanian lahan kering, khususnya di daerah-daerah marginal seperti daerah yang sering diterpa masalah kekeringan atau daerah dengan kondisi lahan yang masam. Dalam program pemuliaan tanaman, teknik nuklir atau lebih lazim disebut “teknik mutasi” umumnya digunakan untuk meningkatkan keragaman genetik tanaman. Pada tanaman yang sulit untuk dilakukan persilangan (hibridisasi), atau pada kondisi di mana sumber gen pengontrol sifat tertentu tidak tersedia, maka teknik mutasi merupakan metoda yang paling tepat untuk dipilih. Lebih dari itu, teknik mutasi mungkin juga dapat merekayasa gen-gen baru yang sebelumnya mungkin belum pernah ada dijumpai di alam. Keragaman genetik yang ditimbulkan oleh teknik mutasi sering dapat dimanfaatkan dalam kegiatan seleksi, hibridisasi atau penelitian bioteknologi lainnya. Aplikasi teknik mutasi yang dikombinasi dengan bioteknologi memiliki prospek yang baik terutama dalam membantu memperpendek proses seleksi genotipe unggul tanaman pada tinggkat molekuler (molecular assisted selection). Teknik nuklir telah diaplikasikan pada program pemuliaan tanaman gandum dan sorgum dengan tujuan untuk memperbaiki daya adaptasi, produktivitas dan kualitas produk tanaman. Program pemuliaan tersebut telah menghasilkan sejumlah galur/varietas mutan sorgum dan gandum yang benihnya kini tersimpan dalam koleksi plasma nutfah di PATIRBATAN. Plasma nutfah tersebut merupakan sumber genetik tanaman yang sangat berharga
dan bermanfaat bagi litbang gandum dan sorgum ke depan, khususnya dalam mendukung program diversifikasi dan ketahanan pangan di Indonesia. DAFTAR PUSTAKA Allard, R.W. (1999). Principle of Plant Breeding. Second Edition. John Wiley & Sons, Inc. ISBN 0-471-02309-4. 254p. BATAN. (2009). Deskripsi Varietas Unggul Hasil Pemuliaan Mutasi. Diterbitkan oleh PDIN – BATAN. Borrell, A.K. dan Hammer, G. (2005). The physiology of “stay-green” in sorghum. Hermitage Research Station, University of Quensland, Brisbande. DEPKES RI. (1992). Daftar Komposisi Bahan Makanan. Penerbit Bhratara-Jakarta. 57p. DEPTAN. (2004). Program pengembangan tanaman sorgum. Makalah Sosialisasi Pengembangan Agribisnis Sorgum dan Hermada. Jakarta, 10-11 Okt. 2004. Hidayat, A. dan Mulyani, A. (2002). Lahan kering untuk pertanian. Dalam Teknologi Pengelolaan Lahan Kering. Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanah dan Agroklimat, Badan Litbang DEPTAN. Hal. 1-34. House, L. R. (1995). A Guide to Sorghum Breeding. International Crops Research Institute for Semi-Arid Tropics. Andhra Pradesh, India. 238p. IAEA. (1977). Manual on Mutation Breeding. Tech. Rep. Ser. No. 119. Sec. Ed. Joint FAO/IAEA Div. of Atomic Energy in Food and Agriculture. ISBN 92-0-115077-6. ICRISAT/FAO. (1996). The World Sorghum and Millet Economies: Facts, trend and outlook. FAO/ICRISAT Publication. ISBN 92-5-103861-9. 68p. ICRISAT. (1990). Industrial Utilization of Sorghum. Proceedings of Symposium on the Current Status and Potential of Industrial Uses of Sorghum. 59p. Ismachin, M. dan Hendratno, K. (1972). Mutation Breeding Project. Proceedings of Mutation Breeding Symposium. BATAN. Jakarta, 7-8 Agu. 1972. Jusuf, M. (2002). Hasil-hasil penelitian budidaya gandum dan strategi pengembangannya di masa datang. Makalah Pertemuan Koordinasi Penelitian dan Pengembangan Gandum. DEPTAN, 3-4 Sept. 2002. Kochian, L.V. (1995). Cellular mechanism of aluminum toxicity and resistance in plant. Ann. Rev. Plant Physiol. Mol. Biol. 46: 237-260. Maluszynski, M., Nichterlein, A. dan Van Zanten, K. (2000). Officially released mutant varieties - The FAO/IAEA Database. Mutation Breeding Revien No. 12, December 2000. ISSN 1011-2618. Medina, F.I.S., Amano, F. dan Tano, S. (2005). Mutation Breeding Manual. Forum for Nuclear Cooperation in Asia (FNCA). 178p. Novak, F.J. dan Brunner, H. (1992). Induced mutation technology for crop improvement. IAEA Bulletin, Vol. 34, No. 4, 1992. Vienna, Austria. P 25-33. Poehlman, J.M., dan Sleper, D.A. (1995). Breeding Field Crops. Iowa State University Press/ Ames. Fourth Edition. ISBN 0-8138-2427-3. 494p. Reddy, B.V.S., dan Dar, W.D. (2007). Sweet Sorghum for Bioethanol. Makalah workshop Dirjen Perkebunan, DEPTAN, Jakarta. Richards, A.J. (1997). Plant Breeding Systems. Chapman & Hall Publ. Second Edition. ISBN 0412-57440-3. 529p.
Soeranto, H. (1997). Perbaikan adaptasi tanaman gandum tropis melalui program pemuliaan mutasi induksi. Prosiding Simposium dan Kongres III PERIPI Bandung, 24-25 Sep. 1997. ISBN 979-95503-0-0. Soeranto, H. dan Nakanishi, T.M. (2001). Mutation breeding in sorghum in Indonesia. Radioisotope Journal, Vol.50, No.5. Japan Radioisotope Association. Soeranto, H., Carkum, dan Sihono. (2002). Perbaikan varietas tanaman gandum melalui pemuliaan mutasi. Prosiding Pertemuan Koordinasi Penelitian dan Pengembangan Gandum. DEPTAN, 3-4 Sept 2002. Soeranto, H., dan Nakanishi, T.M. (2003). Obtaining induced mutations of drought tolerance in sorghum. Journal Radioisotopes Vol.52, No.1, Jan. 2003. Soeranto, H., Nakanishi, T.M. dan Sihono. (2004). Developing sorghum for drought tolerance. Proceedings of the 3rd JSPS-DGHE Seminar Serang, Banten, 3-5 Dec. 2004. ISBN 979-493-103-9. Suswono (Menteri Pertanian). 2011. The Indonesian food security in the perspective of global economy and national sovereignity. International Seminar the Future of Global Food and Safety. Bogor, 27 October 2011. Toure, A. dan Weltzien, E. (2004). Guinea sorghum hybrids: Bringing the benefits of hybrid technology to a staple crop of sub-Saharan Africa. IER-ICRISAT.
