Lakukan Genetic Engineering, Tim Peneliti Universitas Brawijaya Kembangkan Padi Super yang Mampu Tumbuh di Lahan Marginal

Tim peneliti dari Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya Malang atau UB melakukan 'genetic engineering' pada plasma nutfah padi lokal Indonesia. Budi Waluyo dan timnya menciptakan padi tetraploid melalui induksi poliploidisasi menggunakan senyawa kolkisin. Salah satu teknik dalam pemuliaan tanaman ini tidak hanya mampu memperbaiki susunan gen tanaman, tetapi juga mampu menghasilkan tanaman-tanaman yang berukuran jumbo. Kemampuan pertumbuhannya telah dibuktikan pada riset di lahan marginal yang mempunyai pH masam (<4).  

Umumnya, perbaikan genetik tanaman dilakukan melalui hibridisasi atau persilangan untuk menghasilkan rekombinasi genetik dari beberapa jenis padi yang disilangkan. Setelah itu, dilakukan seleksi selama tujuh hingga sepuluh generasi yang membutuhkan waktu 3-5 tahun. Namun, riset yang dilakukan tim dapat menyingkat waktu hingga 8x lebih cepat. Hasil penelitian kolaborasi dosen dan mahasiswa UB ini telah memperoleh pendanaan dari Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Kementerian Pendidikan, Kebudayaan, Riset, dan Teknologi (DITJEN DIKTI KEMDIKBUDRISTEK) pada tahun 2024 dan akan dipublikasikan di jurnal ilmiah.  

Lewat risetnya, Dosen Pemuliaan Tanaman ini mengungkapkan bahwa padi tetraploid mempunyai jumlah gen dua kali lipat dibanding padi normal. Hal ini bisa terjadi karena pada saat proses induksi poliploidisasi, terjadi kegagalan pembelahan sel, sehingga kromosom yang sudah terduplikasi terkumpul dalam satu sel. 

Seperti yang telah diketahui, jumlah kromosom padi normal adalah 24 pasang, sedangkan jumlah kromosom padi tetraploid meningkat menjadi 48 pasang. Hasilnya, seluruh gen mengalami duplikasi, sehingga ekspresi gen meningkat dua kali lipat lebih kuat. Sementara itu, sifat-sifat toleran terhadap lahan masam atau cekaman abiotik lain yang sebelumnya tidak dimiliki padi-padi normal, dapat terlihat di penampilan padi tetraploid. 

Selain itu, ketahan terhadap hama penyakit juga mengalami peningkatan. Hal ini sangat mungkin terjadi karena gen-gen minor jumlahnya meningkat, sehingga mampu meregulasi proses metabolisme yang diperlukan untuk bertahan dalam cekaman abiotik.  Namun, kata Ketua Program Studi Magister Agronomi Universitas Brawijaya, peningkatan ekspresi gen yang terjadi tidak semuanya berdampak positif. 

"Padi-padi tetraploid juga akan mengalami peningkatan umur panen 10-15%, sehingga masa tanam akan sedikit lebih lama dibanding padi normal. Akan tetapi, petani nantinya tidak perlu khawatir akan hal ini, karena bulir padi yang dihasilkan lebih besar, sehingga hasil panen tentu lebih tinggi," ujar Budi Waluyo, saat diwawancarai di ruangannya yang berada di lantai 3 gedung Fakultas Pertanian UB.  

Peningkatan jumlah gen pada padi tetraploid bersifat stabil dan diturunkan pada generasi-generasi selanjutnya. Petani dapat menanam kembali hasil panen musim sebelumnya tanpa terjadi penurunan hasil yang signifikan Berbeda dengan vareitas hibrida yang cenderung memaksa petani untuk terus membeli benih setiap akan melakukan budidaya.  

Foto: Fatahillah Salsa Nur Rizqi

"Jadi, duplikasi kromosom yang terjadi pada padi tetraploid itu bersifat kekal, keturunan F1, F2, dan seterusnya akan mempunyai 48 pasang kromosom selama tidak terjadi mutasi alami. Terkait penurunan hasil panen, mungkin akan terjadi tetapi tidak signifikan. Masih aman sampai lima atau enam kali penanaman. Kalau hibrida kan F1-nya bersifat heterozigot, jadi kalau ditanam lagi tidak mungkin mempunyai performa yang sama dengan sebelumnya. Akan turun drastis" ujar Budi Waluyo.

Potensi yang Menjanjikan
Ia memperkirakan penggunaan benih padi tetraploid sangat berpotensi untuk memaksimalkan penggunaan lahan suboptimal di Indonesia. Dilansir dari Badan Pusat Statistik, lahan masam di Indonesia terbagi ke dalam tiga tipe lahan yang berbeda, di antaranya lahan kering, lahan rawa, dan lahan basah non rawa. Area yang tergolong lahan kering masam mencakup Pulau Kalimantan (39,0%), Papua (19,3%), dan Sumatra (30,9%), sedangkan Pulau Nusa Tenggara (0,17%), Maluku (2%), dan Sulawesi (7,5%) didominasi oleh lahan tidak masam. 

Kemudian pada lahan rawa lebak didominasi oleh lahan masam (pH <5,5) dengan persentase sebesar 97,94% dari total lahan rawa lebak. Luas lahan rawa sendiri di Indonesia adalah sebesar 34,12 juta, 56,04% atau 19,19 di antaranya berpotensi sebagai lahan pertanian, sedangkan sisanya tidak. Selanjutnya, lahan basah masam non rawa memiliki luas sebesar 5,71 juta ha tergolong tanah masam (pH <5,5). Adanya padi yang toleran cekaman lahan masam dan memiliki hasil produksi yang tinggi akan membantu menjaga ketersediaan pangan di tengah kondisi semakin berkurangnya lahan sawah baik secara kuantitas maupun kualitas.  

Foto: Fatahillah Salsa Nur Rizqi

Hasil penelitian Budi Waluyo dan Tim yang beranggotakan Dhia Salma Alaudi Hafied, Fatahillah Salsa Nur Rizqi, Muhammad Fachri Hibatullah, Sutarni Setyaningsih , dan Syifa' Nur Hani'ah menunjukkan bahwa padi tetraploid yang memiliki toleran tinggi terhadap lahan masam berasal dari padi lokal Jombang, Gundil Wesi lokal Malang, Genjah Rawe lokal Malang, Inpari 32, dan Inpago 12. Ditunjukkan dengan respon perkecambahan, serta pertumbuhan padi fase vegetatif dan generatif yang baik.

Foto: Fatahillah Salsa Nur Rizqi

"Perlu adanya riset lanjutan untuk mengembangkan padi tetraploid dari varietas lokal lain maupun varietas nasional. Selain itu, proses pengenalan padi tipe baru yang diperoleh melalui genetic engineering ini perlu dilakukan dengan hati-hati. Agar tidak terjadi miss conception atau pemahaman yang keliru dari masyakarat, seperti yang terjadi pada tanaman-tanaman GMO atau genetic modified organism lain," pesan Budi Waluyo. 

Riset pada komoditas padi harus terus didukung dan dilakukan, utamanya pada pembentukan varietas unggul baru yang toleran terhadap cekaman abiotik. Mengingat saat ini dunia sedang mengalami dampak dari pemanasan global yang menyebabkan berkurangnya lahan-lahan pertanian akibat penurunan kualitas lahan. Selain itu, alih fungsi lahan juga turut menyebabkan penurunan luasan areal budidaya padi.  

Data Badan Pusat Statistik mencatat, luas areal budidaya padi terus mengalami penurunan sejak lima tahun terakhir dan pada tahun 2023 tersisa 10,21 juta ha. Di sisi lain, jumlah sebaran lahan masam di Indonesia cukup besar dan potensial untuk dimanfaatkan dalam rangka memperluas area lahan pertanian dan hasil panen. Penurunan yang terjadi tidak hanya dari segi kuantitas, namun kualitas lahan-lahan produksi padi juga mengalami penurunan karena penggunaan pupuk anorganik berlebih serta adaya hujan asam. Seiring berjalannya waktu, penggunaan pupuk kimia secara berlebih dapat menurunkan kesuburan tanah dan menyebabkan degradasi tanah yang parah. 

Penggunaan pupuk kimia yang berlebihan dapat menyebabkan masalah pengasaman tanah dan pengerasan tanah sehingga mengurangi kandungan bahan organik tanah, aktivitas mikroorganisme tanah, bahkan berkontribusi terhadap emisi gas rumah kaca. Dampak dari pemanasan global juga telah menyebabkan hujan asam di berbagai wilayah Indonesia yang menyebabkan penurunan pH tanah, sehingga menyebabkan kandungan unsur hara tidak tersedia bagi tanaman.