Marker Assisted Selection

Sub Pokok Bahasan 11.2

Marker Assisted Selection

11.2.1 Dasar Pemikiran Marker Assisted Selection

A. DEFINISI

  • Marker assisted selection (MAS): merupakan metode seleksi yang mengacu pada pemanfaatan marka DNA yang berpautan dengan lokus target, sebagai alat untuk menduga dan membantu seleksi penotipe sifat yang menjadi target pemuliaan.
  • Asumsi: Marka DNA mampu menduga secara akurat keberadaan suatu penotipe.
  • Kriteria marka genetik:
    • Marka harus mampu membedakan kedua tetua
    • Ciri marka diwariskan secara sama dan akurat dari tetua ke turunannya.
  • Jenis Marka:
    • Marka dominan (dominant marker) dapat menandai adanya lokus target, tetapi tidak bisa membedakan homozigot dengan heterozigot.
    • Marka ko-dominan (co-dominant marker) dapat menandai adanya lokus target homozigot atau lokus target heterozigot

B. TIPE-TIPE MARKA DNA

  • Marka Situs Acak
    1. Random Amplified Polymorphism DNA (RAPD)
    2. Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP)
    3. Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP)
    4. Simple Sequence Repeat (SSR)/ Microsatellites
  • Marka Situs Spesifik
    1. Sequence Characterized Amplification Region (SCAR)
    2. Expressed Sequence Tags (EST)
    3. Single Nucleotide Polymorphism (SNP)img11-2-1

C. KEUNTUNGAN MAS

  • Lebih sederhana dibandingkan seleksi fenotifik
    • Terutama untuk sifat yang membutuhkan banyak tenaga dan langkahnya rumit
    • Dapat menghemat waktu dan sumberdaya
  • Dapat dilakukan pada fase awal perkembangan
    • Penting untuk sifat kualitas hasil
    • Dapat dilakukan seleksi pada tahap bibit
  • Meningkatkan akurasi
    • Tidak dipengaruhi lingkungan
    • Dapat memisahkan homozigot dan heterozigot

D. PERTIMBANGAN PENGGUNAAN MARKA DNA

  • Metode teknis
    • sederhana atau rumit
  • Akurasi
  • Tipe polimorfisme
    • tinggi atau rendah
  • Tipe dominansi
    • dominan atau ko-dominan
  • Kualitas dan kuantitas DNA yang dibutuhkan
  • Biaya**
  • Ketersediaan sumberdaya
    • peralatan, kemampuan tenaga pelaksana

E. PAUTAN MARKA DNA DENGAN LOKUS TARGETimg11-2-2

11.2.2 Skema Marker Assisted Selection

Tahap aplikasi MAS:

  1. Marker-assisted backcrossing
  2. Piramidanisasi
  3. Seleksi Generasi Awal
  4. Kombinasi dengan seleksi fenotifik

1. Marker-assisted backcrossing (MAB)

  • Marka DNA digunakan untuk seleksi lokus target dari penotipe tanaman yang paling sesuai dengan tetua donor.
  • Keuntungan MAB dibandingkan backcross biasa:
    • Seleksi lokus target lebih akurat
    • Minimalisasi pautan negatif
    • Mempercepat recovery tetua donorimg11-2-3

2. Piramidanisasi

  • Digunakan untuk mengkombinasikan banyak gen tahan yang bersifat vertikal (bersifat spesifik untuk suatu ras), misalnya ketahanan terhadap Blast dikendalikan banyak gen yang sepisifik untuk satu ras.
  • Piramidanisasi sangat sulit dilakukan dengan metode konvensional
    • Harus diperhitungkan kesulitan seleksi penotipik terhadap sifat ketahanan yang dikendalikan oleh ~30 gen seperti pada kasus ketahanan terhadap Blast.
  • Sangat penting untuk merakit genotipe yang tahan terhadap banyak ras seperti pada kasus ketahanan terhadap penyakit Pirycularia griseaeimg11-2-4

3. Seleksi generasi awal

  • MAS dilakukan pada tahap F2 atau F3
  • Individu yang membawa lokus target dipilih yang memiliki alel homozigot
    • Individu yang tidak terpilih dapat segera di pisahkan, sehingga hanya mengelola tanaman yang membawa lokus target
  • Karena pemilihan akurat pada tahap awal memungkinkan penghematan sumber daya karena jumlah galur yang dikelola lebih sedikitimg11-2-5img11-2-6

4. Pendekatan Kombinasi dengan Seleksi Fenotipik

Pada beberapa kasus kombinasi pemilahan fenotifik dengan MAS lebih efektif:

  1. Untuk memaksimalkan genetic gain (bila QTL belum diperoleh dari pemetaan QTL)
  2. Tingkat akurasi marka DNA kurang tinggi (Jarak genetik lebih dari 5 cm).
  3. Untuk mengurangi ukuran populasi apabila aplikasi marka DNA lebih murah daripada pemilahan penotifik.img11-2-7

‘Marker-directed’ phenotyping (Seleksi Tandem)

11.2.3 Aplikasi Marker Assisted Selection

A. Hambatan aplikasi MAS bagi pemuliaan:

  • Sumberdaya (peralatan) tidak tersedia
  • Marka tidak efektif dari segi biaya
  • Akurasi hasal pemetaan QTL (quantitative traits loci)
  • Pengaruh QTL tergantung latar belakang genetik (genetic background), atau masih dipengaruhi lingkungan
  • Terbatasnya marka DNA yang polimorfis
  • Kurang terintegrasinya pendekatan genetika molekular dengan pemuliaan konvensional

B. Biaya merupakan hambatan terbesar:

  • Efisiensi biaya aplikasi MAS (Marker Assisted Breeding) jarang dihitung, namun biasanya biaya MAS lebih mahal untuk sebagian besar sifat, kecuali sifat kualitas kimiawi produk (kandungan protein, kandungan vitamin, kandungan asam lemak).
  • Biaya ditentukan oleh:
    • Sifat dan metode pemilahan penotif
    • Biaya penanaman di rumah kaca/lapang
    • Biaya tenaga kerja
    • Tipe marka yang digunakan
  • Marka DNA biasanya untuk gen major, marka QTL lebih sulit untuk dikarakterisasi

C. Akurasi pemetaan QTL merupakan faktor kunci keberhasilan MAS:

  • Akurasi data penotifik sangat kritikal
    • Membutuhkan pengulangan dalam berbagai lingkungan tumbuh
  • Hasil pemetaan QTL perlu dikonfirmasi pada populasi lain yang terpisah latar belakang genetiknya.
  • Harus dilakukan Validasi Marka:
    • Pengujian akurasi marka dalam menduga penotif
    • Pengujian tingkat polimorfisme marka
  • Pengaruh Latarbelakang genetik perlu diperhitungkan.

D. Tantangan ke depan:

  • Meningkatkan efisiensi biaya
    • Optimasi, penyederhanaan teknik dan metode, inovasi marka baru yang lebih murah dan efisien.
  • Merancang strategi MAS yang lebih efesien dan efektif
  • Integrasi yang lebih erat antara pendekatan genetika molekuler dengan pemuliaan tanaman
  • Perbaikan manajemen data

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: