Buah dan Sayuran Tanpa Biji

Latar Belakang

Buah-buahan yang ditanam, dijual, dan dimakan pada dasarnya adalah ovarium yang matang dari suatu tanaman. Di alam liar, tumbuhan yang menghasilkan buah menyebarkan bijinya dengan cara menjatuhkan buahnya yang matang ke tanah atau dengan dimakan oleh binatang, yang kemudian mengeluarkan bijinya. Buah yang lezat hanyalah mekanisme yang digunakan tanaman untuk menyebarkan bijinya. Tapi dari sudut pandang konsumen manusia, benih bisa menjadi gangguan. Meludah keras, biji pahit mengurangi kenikmatan makan buah anggur, misalnya. Akibatnya, ahli hortikultura telah mengembangkan varietas buah dan sayuran populer tanpa biji. Varietas tanpa biji menguasai lebih dari setengah pasar anggur Amerika Serikat, jeruk pusar tanpa biji adalah andalan industri jeruk, dan semangka tanpa biji semakin populer sejak diperkenalkan pada 1990-an. Buah-buahan dan sayuran tanpa biji diproduksi melalui perkawinan silang yang cermat, dan perlu waktu puluhan tahun untuk membawa galur baru ke kelangsungan komersial.

Sejarah

Pemuliaan tanaman yang hati-hati untuk menghasilkan hasil yang diinginkan, seperti biji kecil atau buah yang lebih besar, telah dilakukan sejak awal pertanian. Dasar ilmiah pemuliaan tanaman mulai dipahami pada pertengahan abad kesembilan belas, dengan karya Gregor Mendel. Pada tahun 1856, Mendel, bapak genetika, adalah orang pertama yang mempublikasikan temuannya tentang hukum statistik yang mengatur transmisi sifat tanaman antar generasi. Mendel mempelajari bagaimana ciri-ciri khusus pada tanaman kacang polong di kebunnya diturunkan ke generasi berikutnya, dan dia merumuskan gagasan tentang semacam unit di dalam tanaman yang bertanggung jawab atas keturunan. Karyanya dibiarkan kosong selama beberapa waktu, kemudian berkembang pesat pada awal abad kedua puluh. Pada pertengahan abad kedua puluh, para peneliti telah menetapkan bahwa pewarisan ditransmisikan oleh gen, yang mengekspresikan informasi kimia yang menghasilkan sifat-sifat karakteristik. Untuk buah tanpa biji, penting untuk memahami lebih detail tentang transmisi genetik. Gen pada tumbuhan dan hewan biasanya ditempatkan berpasangan, yang disebut alel. Satu gen dalam alel biasanya dominan, dan yang lainnya resesif. Ini berarti bahwa biasanya hanya satu sifat yang diekspresikan dalam susunan biologis organisme, meskipun masih ada gen kedua untuk sifat itu. Ini penting karena setiap sel dalam suatu organisme membawa peta genetik lengkap dirinya sendiri, yang disebut kromosom, di dalam nukleusnya. Ketika sel membelah, kromosom berlipat ganda, dan kemudian salinannya masuk ke sel baru. Pengecualiannya adalah sel kelamin, sel telur dan sperma. Sel-sel ini hanya membawa setengah materi genetik, yaitu satu kromosom, atau setengah dari setiap pasangan gen. Ketika sel telur dan sperma bertemu, pasangan gen bergabung kembali, dan individu baru yang diciptakan melalui reproduksi seksual memiliki satu set lengkap materi genetik baru, dengan setengah diwarisi dari masing-masing orangtua. Dalam pemuliaan tanaman secara tradisional, ahli hortikultura mencoba mengoptimalkan suatu sifat dengan membiakkan bersama tanaman yang sama-sama memiliki, misalnya, berbiji kecil. Jika tanaman generasi baru mewarisi gen benih kecil dari kedua orang tuanya, ia juga harus memiliki benih kecil, dan dapat mewariskan sifat ini kepada keturunannya secara bergantian. Banyak faktor yang memperumit gambaran tersebut, sehingga dalam keadaan nyata hanya sebagian kecil dari keturunan yang dapat menunjukkan sifat yang diinginkan.

Jeruk tanpa biji dan anggur tanpa biji adalah hasil budidaya tanaman alami tanpa biji. Jeruk pusar adalah keturunan dari pohon jeruk tanpa biji yang ditemukan di sebuah perkebunan di Brasil pada abad kesembilan belas. Pohon ini adalah mutasi, yaitu sesuatu dalam materi genetiknya telah berubah secara spontan, menghasilkan tanaman yang unik ini. Penanam jeruk menyebarkan pohon baru dari pusar asli, sehingga semua jeruk pusar yang tersedia di pasar saat ini diturunkan dari pohon Brasil itu. Anggur hijau tanpa biji supermarket umum berasal dari galur anggur tanpa biji Eropa yang mungkin berasal dari Laut Hitam dan Laut Kaukasus. Penanam anggur menyebarkan varietas ini ke seluruh dunia, dan spesies yang sama ada dengan banyak nama berbeda. Ini telah tumbuh di Amerika Serikat setidaknya sejak 1872 dengan nama Thompson. Varietas anggur tanpa biji lainnya, bahkan varietas merah dan hitam, juga diturunkan dari Thompson. Thompson memiliki kelainan genetik yang menyebabkan benih berhenti berkembang. Meskipun bunga diserbuki dan sel telur dibuahi, benih berhenti tumbuh setelah beberapa minggu. Jadi, anggur tidak sepenuhnya tanpa biji; sebaliknya, bijinya digugurkan, dan ada sebagai bintik kecil di dalam buah. Penanam komersial memperlakukan tanaman dengan hormon pertumbuhan yang disebut giberilin, yang biasanya disekresikan oleh biji yang sedang berkembang. Bunganya dicelup atau disemprot dengan hormon agar buah anggur tumbuh besar dan berair meskipun bijinya tertahan.

Semangka tanpa biji mulai menjadi penjual besar di pasar Amerika Serikat pada 1990-an. Selain kenyamanan memiliki sedikit atau tidak ada biji hitam keras saat mengkonsumsi buah, varietas baru memiliki cangkang keras, sehingga mudah dikirim dan memberikan umur simpan lebih lama. Semangka tanpa biji steril, yaitu tanpa biji, karena memiliki tiga set kromosom. Kondisi ini disebut triploid. Semangka standar, seperti anggur Thompson dan kebanyakan organisme lain, memiliki dua set kromosom, dan disebut diploid. Untuk menghasilkan semangka triploid, induk diploid diserbuki oleh semangka tetraploid, yang memiliki empat kromosom. Selama reproduksi seksual, organisme baru mewarisi setengah dari materi genetik setiap orang tua. Akibatnya, semangka baru mendapat satu kromosom dari induk diploid, dan dua dari tetraploid, menjadikannya triploid. Hibrida triploid hampir tanpa biji. Ini menghasilkan biji yang sangat sedikit, dan ini dapat ditanam untuk menumbuhkan semangka baru. Tetapi tanaman baru harus diserbuki oleh semangka diploid standar untuk menghasilkan buah.

Penelitian &pengembangan

Pengembangan galur baru buah atau sayuran tanpa biji adalah proses yang melelahkan. Penelitian biasanya dilakukan oleh ahli hortikultura yang bekerja di laboratorium pengembangan pertanian atau stasiun penelitian pemerintah, di mana mereka dapat mengabdikan bertahun-tahun untuk pekerjaan itu. Seorang peneliti mempelajari ribuan bibit untuk menemukan bibit dengan karakteristik yang diinginkan. Dalam mencari varietas tanpa biji, faktor-faktor lain juga harus diperhitungkan. Buah tanpa biji tidak akan layak secara komersial jika tidak memiliki rasa yang baik, jika rentan terhadap penyakit, jika cacat, dll. Buah harus sebaik varietas berbiji, dengan tanpa biji sebagai keuntungan tambahan. Jadi peneliti membiakkan tanaman yang mungkin, mempelajari keturunannya, dan membiakkannya dengan tanaman lain yang mungkin. Pengembang Flame Seedless, anggur merah tanpa biji, bereksperimen dengan lebih dari 100.000 bibit selama pencarian. Tanaman yang menghasilkan Api adalah persilangan dari lima varietas yang berbeda.

Proses tradisional untuk pemuliaan buah tanpa biji adalah menyilangkan tanaman betina berbiji dengan galur jantan tanpa biji. Keturunannya tidak berbiji sekitar 15% dari waktu. Kemudian generasi berikutnya dapat dihasilkan dari 15% ini. Mulai tahun 1980-an, ahli hortikultura menemukan cara untuk mempercepat proses dengan membudidayakan jaringan tanaman tanpa biji. Dengan anggur, benih yang diaborsi dari galur tanpa biji ditanam di cawan petri atau tabung reaksi. Kemudian galur tanpa biji ini dapat disilangkan dengan galur tanpa biji lainnya, sehingga menghasilkan keturunan yang 50-100% tanpa biji. Teknik ini telah digunakan dengan sukses besar dengan anggur, mempercepat waktu yang dibutuhkan untuk membawa varietas tanpa biji baru ke pasar. Dengan semangka, ujung tunas tanaman tanpa biji ditempatkan dalam cawan petri yang berisi zat pengatur tumbuh dan nutrisi, dan salah satu ujungnya akan bertunas sebanyak 15 tanaman klon. Teknik ini juga telah digunakan untuk menghasilkan tomat tanpa biji.

Budidaya

Meningkatkan

• 1 Setelah galur baru dikembangkan, penanam benih komersial melisensikan stok dan Hukum Kedua Mendel. mulai memproduksi benih yang cukup dalam skala yang cukup besar untuk dijual kepada petani. Berikut proses yang diberikan untuk semangka tanpa biji. Penanam benih komersial memperoleh benih atau bibit dari pengembang, dan menanamnya di lahan isolasi. Ini adalah tanaman tetraploid (empat kromosom). Ladang isolasi harus berjarak tiga mil dari ladang semangka lainnya, sehingga lebah tidak menyerbuki tanaman tanpa biji dengan varietas lain. Atau, ladang isolasi dapat dikelilingi oleh tanaman lain, seperti jagung. Bidang isolasi biasanya satu sampai lima hektar. Penanam dengan hati-hati memelihara tanaman, mungkin memperlakukan mereka dengan hormon pertumbuhan. Lebah menyerbuki tanaman, yang mungkin menghasilkan ratusan pon benih. Selanjutnya, benih stok ini ditanam di lahan produksi benih bersama dengan berbagai semangka diploid biasa. Ketika tanaman berbunga, pembudidaya menyerbukinya dengan tangan. Serbuk sari dari tanaman diploid jantan ditransfer ke bunga tetraploid betina. Buah yang dihasilkan memiliki biji triploid. Benih ini dijual ke petani.

Perkecambahan

• 2 Karena tanaman triploid umumnya rapuh dan mudah mati oleh suhu yang tidak tepat, mereka biasanya berkecambah di rumah kaca dan dipindahkan ke lapangan sebagai bibit. Biji triploid juga memiliki lapisan yang sangat tebal, sehingga petani dapat memotong ujung biji yang membulat sebelum ditanam, untuk mempercepat perkecambahan. Petani mengubur benih di tanah pot ringan dan menambahkan sedikit air. Rumah kaca kemudian perlu dipertahankan pada sekitar 85 ° F (29 ° C). Setelah sebagian besar benih berkecambah, suhu diturunkan menjadi antara 70-80 °F (21-27 °C).

Di lapangan

• 3 Ketika bibit berumur tiga sampai empat minggu dan telah mengembangkan dua atau tiga daun, petani memindahkannya ke lapangan. Petani juga harus menanam semangka diploid standar di ladang, satu baris untuk setiap dua atau tiga triploid. Ini mungkin telah langsung disemai ke lapangan sebelumnya, atau ditransplantasikan pada waktu yang sama. Varietas diploid dipilih untuk matang pada waktu yang sama atau lebih awal dari triploid. Untuk menghindari kebingungan saat panen, diploid juga harus memiliki warna kulit yang berbeda dari triploid, sehingga jelas mana yang tidak berbiji. Kedua varietas tumbuh dan matang, dan lebah menyerbuki bunga. Tanaman triploid menghasilkan semangka tanpa biji. Ini dipanen dan dijual. Untuk menanam lebih banyak semangka triploid tahun depan, petani harus memulai dari awal dengan benih baru.

Masa Depan

Karena keberhasilan metode kultur jaringan yang canggih, waktu yang dibutuhkan untuk mengembangkan buah dan sayuran tanpa biji menjadi berkurang. Ini berarti ahli hortikultura dapat merencanakan varietas untuk mengisi celah pasar tertentu, seperti anggur hitam tanpa biji yang matang pada bulan Agustus, ketika hanya sedikit anggur hitam yang tersedia. Teknik lain yang dapat mempercepat produksi varietas tanpa biji adalah transfer gen. Ahli biologi dapat menggabungkan gen baru ke dalam tanaman buah yang memberi tahu tanaman untuk memproduksi hormon pertumbuhan. Hormon pertumbuhan merangsang pertumbuhan buah bahkan tanpa penyerbukan. Tumbuhan yang tidak diserbuki tidak menghasilkan biji. Pada akhir 1990-an, metode ini berhasil dilakukan pada tomat dan semangka. Jenis bioteknologi ini adalah salah satu bidang ilmu tanaman yang paling cepat berkembang. Sehingga di masa depan dapat menghasilkan lebih banyak varietas buah dan sayuran tanpa biji, tanpa memerlukan waktu pengujian dan pengembangan yang lama di masa lalu.