Genetika tumbuhan: Perbedaan antara revisi

Beberapa spesies tanaman mampu melakukan [[Autogami|penyerbukan sendiri]], dan beberapa hampir secara eksklusif melakukan pemupukan sendiri. Ini berarti bahwa tanaman dapat menjadi ibu dan ayah bagi keturunannya, kejadian yang jarang terjadi pada hewan. Para ilmuwan dan penghobi yang mencoba membuat persilangan antara tanaman yang berbeda harus mengambil tindakan khusus untuk mencegah tanaman tersebut membuahi sendiri. Dalam [[pemuliaan tanaman]], orang membuat hibrida antara spesies tanaman untuk alasan ekonomi dan estetika. Misalnya, hasil [[jagung]] telah meningkat hampir lima kali lipat pada abad yang lalu sebagian karena penemuan dan perkembangbiakan varietas jagung hibrida. <ref>{{Cite web|url=http://passel.unl.edu/pages/informationmodule.php?idinformationmodule=1075412493&topicorder=10&maxto=12|title=Plant and Soil Sciences eLibrary|website=passel.unl.edu|access-date=2018-06-20}}</ref> Genetika tanaman dapat digunakan untuk memprediksi kombinasi tanaman mana yang dapat menghasilkan tanaman dengan [[heterosis]], atau sebaliknya banyak penemuan dalam Genetika tanaman berasal dari mempelajari efek hibridisasi.

Tanaman umumnya lebih mampu bertahan hidup, dan memang berkembang, sebagai [[poliploidi]]. Organisme poliploidi memiliki lebih dari dua set kromosom homolog. Misalnya, manusia memiliki dua set kromosom homolog, yang berarti bahwa manusia biasa akan memiliki 2 salinan masing-masing dari 23 kromosom yang berbeda, dengan total 46. [[Gandum]] di sisi lain, sementara hanya memiliki 7 kromosom yang berbeda, dianggap heksaploidi dan memiliki 6 salinan dari setiap kromosom, dengan total 42. <ref>{{Cite web|url=http://coloradowheat.org/2013/11/why-is-the-wheat-genome-so-complicated/|title=Why is the Wheat Genome So Complicated? {{!}} Colorado Wheat|website=coloradowheat.org|access-date=2018-06-20}}</ref> Pada hewan, poliploidi germline yang diwariskan kurang umum, dan peningkatan kromosom spontan bahkan mungkin tidak bertahan setelah pembuahan. Namun, pada tanaman, ini bukan masalah. Individu poliploidi sering dibuat oleh berbagai proses; namun, setelah dibuat, mereka biasanya tidak dapat kembali ke tipe induk. Individu poliploidi yang mampu melakukan pembuahan sendiri dapat memunculkan garis keturunan baru yang berbeda secara genetik, yang dapat menjadi awal dari spesies baru. Ini sering disebut "[[spesiasi]] instan". Poliploidi umumnya memiliki buah yang lebih besar, dan sifat-sifat yang diinginkan secara ekonomi, dan banyak tanaman pangan manusia, termasuk gandum, [[jagung]], [[kentang]], [[kacang tanah]], <ref>{{cite journal|date=2012-01-01|title=Expression of an Arabidopsis sodium/proton antiporter gene (AtNHX1) in peanut to improve salt tolerance - Springer|journal=Plant Biotechnology Reports|volume=6|pages=59–67|doi=10.1007/s11816-011-0200-5|last1=Banjara|first1=Manoj|last2=Zhu|first2=Longfu|last3=Shen|first3=Guoxin|last4=Payton|first4=Paxton|last5=Zhang|first5=Hong|s2cid=12025029}}</ref> [[stroberi]], dan [[tembakau]], secara tidak sengaja atau sengaja dibuat poliploidi.

''[[Arabidopsis thaliana]]'', juga dikenal sebagai selada tala, telah menjadi model organisme untuk studi genetika tanaman. Seperti ''[[Drosophila melanogaster]]'', spesies lalat buah telah memahami genetika awal, demikian pula ‘’A. Thaliana’’ untuk memahami genetika tumbuhan. Itu adalah tanaman pertama yang genomnya diurutkan pada tahun 2000. Ia memiliki genom kecil, membuat pengurutan awal lebih dapat dicapai. Ini memiliki ukuran genom 125 [[Pasangan basa|Mbp]] yang mengkodekan sekitar 25.000 gen. <ref>{{Cite journal|date=December 2000|title=Analysis of the genome sequence of the flowering plant ''Arabidopsis thaliana''|journal=Nature|volume=408|issue=6814|pages=796–815|doi=10.1038/35048692|issn=0028-0836|bibcode=2000Natur.408..796T|last1=The Arabidopsis Genome Initiative|pmid=11130711|doi-access=free}}</ref> Karena sejumlah besar penelitian telah dilakukan pada tanaman, database yang disebut [[Sumber Daya Informasi Arabidopsis]] (TAIR) telah ditetapkan sebagai repositori untuk beberapa set data dan informasi tentang spesies. Informasi yang disimpan di TAIR mencakup urutan genom lengkap beserta [[struktur gen]], informasi produk gen, [[ekspresi gen]], DNA dan stok benih, peta genom, [[penanda genetik]] dan fisik, publikasi, dan informasi tentang masyarakat peneliti ‘’A. thaliana’’. <ref>{{Cite web|url=https://www.arabidopsis.org/|title=TAIR - Home Page|website=www.arabidopsis.org|access-date=2018-07-11}}</ref> Banyak aksesi inbrida alami ‘’A. thaliana‘’ (sering disebut sebagai "[[ekotipe]]") tersedia dan berguna dalam penelitian genetik. Variasi alami ini telah digunakan untuk mengidentifikasi [[Lokus sifat kuantitatif|lokus]] yang penting dalam ketahanan [[cekaman biotik]] dan [[Cekaman abiotik|abiotik]]. <ref>{{Cite journal|date=2000-01-01|title=Naturally occurring variation in Arabidopsis: an underexploited resource for plant genetics|journal=Trends in Plant Science|volume=5|issue=1|pages=22–29|doi=10.1016/S1360-1385(99)01510-1|issn=1360-1385|last1=Alonso-Blanco|first1=Carlos|last2=Koornneef|first2=Maarten|pmid=10637658}}</ref>

Pangan rekayasa genetika dihasilkan dari [[organisme]] yang telah mengalami perubahan DNA menggunakan metode rekayasa genetika. Teknik [[rekayasa genetika]] memungkinkan pengenalan sifat-sifat baru serta kontrol yang lebih besar atas sifat-sifat daripada metode sebelumnya seperti [[pemuliaan selektif]] dan [[pemuliaan mutasi]]. <ref>[http://www.bis.gov.uk/files/file15655.pdf GM Science Review First Report] {{webarchive |url=https://web.archive.org/web/20131016100707/http://www.bis.gov.uk/files/file15655.pdf |date=October 16, 2013 }}, Prepared by the UK GM Science Review panel (July 2003). Chairman Professor Sir David King, Chief Scientific Advisor to the UK Government, P 9</ref>

Tanaman yang dimodifikasi secara genetik adalah kegiatan ekonomi yang penting: pada tahun 2017, 89% jagung, 94% kedelai, dan 91% kapas yang diproduksi di AS berasal dari galur yang dimodifikasi secara genetik. <ref>{{Cite web|url=https://www.ers.usda.gov/data-products/adoption-of-genetically-engineered-crops-in-the-us/recent-trends-in-ge-adoption.aspx|title=USDA ERS - Recent Trends in GE Adoption|website=www.ers.usda.gov|access-date=2018-06-20}}</ref> Sejak diperkenalkannya tanaman rekayasa genetika, hasil telah meningkat sebesar 22%, dan keuntungan meningkat bagi petani, terutama di negara berkembang, sebesar 68%. Dampak penting dari tanaman rekayasa genetika adalah penurunan kebutuhan lahan. <ref>{{Cite news|url=https://allianceforscience.cornell.edu/blog/2018/02/gmo-crops-increasing-yield-20-years-progress-ahead/|title=GMO crops have been increasing yield for 20 years, with more progress ahead - Alliance for Science|work=Alliance for Science|access-date=2018-06-21}}</ref>

Penjualan komersial makanan yang dimodifikasi secara genetik dimulai pada tahun 1994 ketika [[Monsanto|Calgene]] pertama kali memasarkan [[tomat]] [[Flavr Savr]] yang pematangannya terlambat. <ref name="James 1996">{{cite web|last=James|first=Clive|title=Global Review of the Field Testing and Commercialization of Transgenic Plants: 1986 to 1995|url=http://www.isaaa.org/kc/Publications/pdfs/isaaabriefs/Briefs%201.pdf|publisher=The International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications|access-date=17 July 2010|year=1996}}</ref><ref name="Fray">Weasel, Lisa H. 2009. ''Food Fray.'' Amacom Publishing</ref> Sebagian besar modifikasi makanan terutama berfokus pada [[Tanaman dagang|tanaman komersial]] yang banyak diminati oleh petani seperti [[Kedelai transgenik|kedelai]], [[Jagung Bt|jagung]], [[kanola]], dan [[kapas]]. [[Pangan rekayasa genetika|Tanaman rekayasa genetika]] telah direkayasa untuk ketahanan terhadap [[patogen]] dan herbisida dan untuk profil nutrisi yang lebih baik. <ref>{{cite web|url=https://www.fda.gov/animalveterinary/developmentapprovalprocess/geneticengineering/geneticallyengineeredanimals/ucm113672.htm |title=Consumer Q&A |publisher=Fda.gov |date=2009-03-06 |access-date=2012-12-29}}</ref> Tanaman sejenis lainnya termasuk [[pepaya]] rekayasa genetika yang penting secara ekonomi yang tahan terhadap [[virus bercak cincin pepaya]] yang sangat merusak, dan [[padi emas]] yang nutrisinya lebih baik (namun masih dalam pengembangan). <ref>{{Cite news|url=https://source.wustl.edu/2016/06/genetically-modified-golden-rice-falls-short-lifesaving-promises/|title=Genetically modified Golden Rice falls short on lifesaving promises {{!}} The Source {{!}} Washington University in St. Louis|date=2016-06-02|work=The Source|access-date=2018-06-21}}</ref>

Ada [[konsensus ilmiah]] <ref>{{Cite journal |url=http://www.agrobio.org/bfiles/fckimg/Nicolia%202013.pdf |title=An overview of the last 10 years of genetically engineered crop safety research |first1=Alessandro |last1=Nicolia |first2=Alberto |last2=Manzo |first3=Fabio |last3=Veronesi |first4=Daniele |last4=Rosellini |journal=Critical Reviews in Biotechnology |date=2013 |pages=77–88 |doi=10.3109/07388551.2013.823595 |pmid=24041244 |volume=34 |issue=1 |s2cid=9836802 |access-date=2017-03-29 |archive-url=https://web.archive.org/web/20160917102103/http://www.agrobio.org/bfiles/fckimg/Nicolia%202013.pdf |archive-date=2016-09-17 |url-status=dead }}</ref><ref>{{Cite web|url=http://www.fao.org/docrep/006/Y5160E/y5160e10.htm#P3_1651The |title=State of Food and Agriculture 2003–2004. Agricultural Biotechnology: Meeting the Needs of the Poor. Health and environmental impacts of transgenic crops |publisher=Food and Agriculture Organization of the United Nations|access-date=February 8, 2016}}</ref><ref name="Ronald 11–20">{{Cite journal|url=http://genetics.org/content/188/1/11.long|title=Plant Genetics, Sustainable Agriculture and Global Food Security |first=Pamela |last=Ronald|journal=Genetics|date=May 5, 2011|volume=188|issue=1 |pages=11–20|doi=10.1534/genetics.111.128553 |pmid=21546547 |pmc=3120150}}</ref><ref>But see also:<p>{{Cite journal|url=http://gaiapresse.ca/images/nouvelles/28563.pdf|title=A literature review on the safety assessment of genetically modified plants|first1=José L.|last1=Domingo|first2=Jordi Giné|last2=Bordonaba|journal=Environment International|date=2011|volume=37|issue=4|pages=734–742|doi=10.1016/j.envint.2011.01.003|pmid=21296423}}</p><p>{{Cite journal|url=http://www.tufts.edu/~skrimsky/PDF/Illusory%20Consensus%20GMOs.PDF|title=An Illusory Consensus behind GMO Health Assessment|first=Sheldon|last=Krimsky|journal=Science, Technology, & Human Values|pages=883–914|doi=10.1177/0162243915598381|date=2015|volume=40|issue=6|s2cid=40855100|access-date=2017-03-29|archive-url=https://web.archive.org/web/20160207171524/http://www.tufts.edu/~skrimsky/PDF/Illusory%20Consensus%20GMOs.PDF|archive-date=2016-02-07|url-status=dead}}</p><p>And contrast:</p><p>{{Cite journal |title=Published GMO studies find no evidence of harm when corrected for multiple comparisons|first1=Alexander Y.|last1=Panchin|first2=Alexander I.|last2=Tuzhikov|journal=Critical Reviews in Biotechnology|volume = 37|issue=2|date=January 14, 2016 |doi=10.3109/07388551.2015.1130684|pmid=26767435|pages=213–217|s2cid=11786594}}</p><p>and</p><p>{{Cite journal |title=Governing GMOs in the USA: science, law and public health |first1=Y.T.|last1=Yang |first2=B.|last2=Chen|journal=Journal of the Science of Food and Agriculture |volume=96 |issue=6 |pages=1851–1855|date=2016|doi=10.1002/jsfa.7523|pmid=26536836}}</p></ref> bahwa makanan yang tersedia saat ini yang berasal dari tanaman rekayasa genetika tidak menimbulkan risiko lebih besar bagi kesehatan manusia daripada makanan konvensional, <ref>{{Cite web|url=http://www.aaas.org/sites/default/files/AAAS_GM_statement.pdf|title=Statement by the AAAS Board of Directors On Labeling of Genetically Modified Foods|publisher=American Association for the Advancement of Science|date=October 20, 2012|access-date=February 8, 2016}}<p>{{Cite web|url=http://www.aaas.org/news/aaas-board-directors-legally-mandating-gm-food-labels-could-%E2%80%9Cmislead-and-falsely-alarm|title=AAAS Board of Directors: Legally Mandating GM Food Labels Could "Mislead and Falsely Alarm Consumers"|first=Ginger |last=Pinholster |publisher=American Association for the Advancement of Science|date=October 25, 2012|access-date=February 8, 2016}}</p></ref><ref>{{Cite book|url=http://ec.europa.eu/research/biosociety/pdf/a_decade_of_eu-funded_gmo_research.pdf |title=A decade of EU-funded GMO research (2001–2010)|publisher=Directorate-General for Research and Innovation. Biotechnologies, Agriculture, Food. European Commission, European Union.|doi=10.2777/97784 |isbn=978-92-79-16344-9 |access-date=February 8, 2016|date=2010}}</ref><ref>{{Cite web|url=https://www.isaaa.org/kc/Publications/htm/articles/Position/ama.htm |title=AMA Report on Genetically Modified Crops and Foods (online summary) |publisher=American Medical Association |date=January 2001 |access-date=March 19, 2016 |url-status=bot: unknown |archive-url=https://web.archive.org/web/20120907023039/http://www.ama-assn.org/resources/doc/csaph/a12-csaph2-bioengineeredfoods.pdf |archive-date=September 7, 2012 }}</ref><ref name="Library of Congress">{{Cite web|url=https://www.loc.gov/law/help/restrictions-on-gmos/usa.php#Opinion|title=Restrictions on Genetically Modified Organisms: United States. Public and Scholarly Opinion|publisher=Library of Congress|date=June 9, 2015|access-date=February 8, 2016}}</ref><ref name="nap.edu">{{Cite book|url=http://www.nap.edu/read/23395/chapter/7#149|title=Genetically Engineered Crops: Experiences and Prospects|publisher=The National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine (US)|page=149|date=2016|access-date=May 19, 2016|doi=10.17226/23395|pmid=28230933|isbn=978-0-309-43738-7|last1=National Academies Of Sciences|first1=Engineering|author2=Division on Earth Life Studies|author3=Board on Agriculture Natural Resources|author4=Committee on Genetically Engineered Crops: Past Experience Future Prospects}}</ref> tetapi setiap makanan rekayasa genetika perlu diuji kasus per kasus sebelum diperkenalkan. <ref name="World Health Organization">{{Cite web |url=https://www.who.int/foodsafety/areas_work/food-technology/faq-genetically-modified-food/en/|title=Frequently asked questions on genetically modified foods|publisher=World Health Organization |access-date=February 8, 2016}}</ref><ref name="Haslberger 2003 739–741">{{Cite journal |title=Codex guidelines for GM foods include the analysis of unintended effects |first=Alexander G.|last=Haslberger |journal=Nature Biotechnology |volume=21 |issue=7 |pages=739–741|date=2003 |doi=10.1038/nbt0703-739 |pmid=12833088|s2cid=2533628}}</ref> Meskipun demikian, anggota masyarakat jauh lebih kecil kemungkinannya dibandingkan para ilmuwan untuk menganggap makanan yang dimodifikasi secara genetik sebagai makanan yang aman. <ref name="Pew Research Center">{{Cite web|url=http://www.pewinternet.org/2015/01/29/public-and-scientists-views-on-science-and-society/|title=Public and Scientists' Views on Science and Society|first1=Cary|last1=Funk|first2=Lee|last2=Rainie|publisher=Pew Research Center|date=January 29, 2015|access-date=February 24, 2016}}</ref><ref name="Marris 2001 545–548">{{Cite journal |title=Public views on GMOs: deconstructing the myths |first=Claire|last=Marris|journal=EMBO Reports|volume=2|issue=7 |pages=545–548|date=2001|doi=10.1093/embo-reports/kve142 |pmid=11463731|pmc=1083956}}</ref><ref name="Final Report of the PABE research project">{{Cite web |url=http://csec.lancs.ac.uk/archive/pabe/docs/pabe_finalreport.doc|title=Public Perceptions of Agricultural Biotechnologies in Europe|date=December 2001|author=Final Report of the PABE research project|publisher=Commission of European Communities|access-date=February 24, 2016}}</ref><ref>{{Cite journal|url=http://yoelinbar.net/papers/gmo_absolute.pdf|title=Evidence for Absolute Moral Opposition to Genetically Modified Food in the United States|first1=Sydney E.|last1=Scott|first2=Yoel|last2=Inbar|first3=Paul|last3=Rozin|journal=Perspectives on Psychological Science|date=2016|volume=11|issue=3|pages=315–324|doi=10.1177/1745691615621275|pmid=27217243|s2cid=261060}}</ref> Status hukum dan peraturan makanan yang dimodifikasi secara genetik bervariasi di setiap negara, dengan beberapa negara melarang atau membatasinya, dan yang lain mengizinkannya dengan tingkat regulasi yang sangat berbeda. <ref name="loc.gov">{{Cite web |url=https://www.loc.gov/law/help/restrictions-on-gmos/|title=Restrictions on Genetically Modified Organisms |publisher=Library of Congress|date=June 9, 2015|access-date=February 24, 2016}}</ref><ref name="Bashshur">{{Cite web|url=http://www.americanbar.org/content/newsletter/publications/aba_health_esource_home/aba_health_law_esource_1302_bashshur.html|title=FDA and Regulation of GMOs|first=Ramona|last=Bashshur |publisher=American Bar Association|date=February 2013|access-date=February 24, 2016}}</ref><ref name="Sifferlin">{{Cite journal|url=http://time.com/4060476/eu-gmo-crops-european-union-opt-out/|title=Over Half of E.U. Countries Are Opting Out of GMOs|first=Alexandra|last=Sifferlin|journal=Time |date=October 3, 2015}}</ref><ref name="Council on Foreign Relations">{{Cite web|url=http://www.cfr.org/agricultural-policy/regulation-gmos-europe-united-states-case-study-contemporary-european-regulatory-politics/p8688|title=The Regulation of GMOs in Europe and the United States: A Case-Study of Contemporary European Regulatory Politics|first1=Diahanna|last1=Lynch|first2=David|last2=Vogel|publisher=Council on Foreign Relations|date=April 5, 2001|access-date=February 24, 2016|archive-url=https://web.archive.org/web/20160929200540/http://www.cfr.org/agricultural-policy/regulation-gmos-europe-united-states-case-study-contemporary-european-regulatory-politics/p8688|archive-date=September 29, 2016|url-status=dead}}</ref> Masih ada [[Kontroversi makanan yang dimodifikasi secara genetik|kekhawatiran masyarakat]] terkait keamanan pangan, regulasi, pelabelan, dampak lingkungan, metode penelitian, dan fakta bahwa beberapa benih rekayasa genetika tunduk pada hak [[kekayaan intelektual]] yang dimiliki oleh perusahaan. <ref name="crs-agbitotech">{{cite web | url=http://www.justlabelit.org/wp-content/uploads/2011/09/CRS%20Agricultural_Biotechnology2011.pdf | title=Agricultural Biotechnology: Background and Recent Issues | publisher=Congressional Research Service (Library of Congress) | date=18 Jun 2011 | access-date=27 September 2015 | author=Cowan, Tadlock | pages=33–38}}</ref>

Transformasi melalui ''[[Agrobacterium]]'' telah berhasil dipraktikkan di [[Tumbuhan berbiji belah|dikotil]], yaitu tanaman berdaun lebar, seperti [[kedelai]] dan [[tomat]], selama bertahun-tahun. Baru-baru ini telah diadaptasi dan sekarang efektif pada monokotil seperti rumput, termasuk jagung dan padi. Secara umum, metode Agrobacterium dianggap lebih disukai daripada senjata gen, karena [[frekuensi]] yang lebih besar dari penyisipan satu situs DNA asing, yang memungkinkan pemantauan lebih mudah. Dalam metode ini, daerah pemicu [[Neoplasma|tumor]] (Ti) dikeluarkan dari T-DNA (DNA transfer) dan diganti dengan gen dan penanda yang diinginkan, yang kemudian dimasukkan ke dalam organisme. Ini mungkin melibatkan inokulasi langsung jaringan dengan kultur Agrobacterium yang diubah, atau inokulasi setelah perawatan dengan pemboman proyektil mikro, yang melukai jaringan. <ref>{{cite journal|last1=Bidney|first1=D|last2=Scelonge|first2=C|last3=Martich|first3=J|last4=Burrus|first4=M|last5=Sims|first5=L|last6=Huffman|first6=G|date=January 1992|title=Microprojectile bombardment of plant tissues increases transformation frequency by Agrobacterium tumefaciens|url=https://archive.org/details/sim_plant-molecular-biology_1992-01_18_2/page/301|journal=Plant Mol. Biol.|volume=18|issue=2|pages=301–13|doi=10.1007/bf00034957|pmid=1310058|s2cid=24995834}}</ref> Luka pada jaringan target menyebabkan pelepasan senyawa fenolik oleh tanaman, yang menginduksi invasi jaringan oleh Agrobacterium. Karena itu, pemboman mikroproyektil sering meningkatkan efisiensi infeksi Agrobacterium. Penanda digunakan untuk menemukan organisme yang berhasil mengambil gen yang diinginkan. Jaringan organisme kemudian dipindahkan ke media yang mengandung [[antibiotik]] atau [[herbisida]], tergantung pada penanda yang digunakan. Agrobacterium yang ada juga dibunuh oleh antibiotik. Hanya jaringan yang mengekspresikan penanda yang akan bertahan dan memiliki gen yang diinginkan. Dengan demikian, langkah selanjutnya dalam proses hanya akan menggunakan tanaman yang masih hidup ini. Untuk mendapatkan tanaman utuh dari jaringan ini, mereka ditanam di bawah kondisi lingkungan yang terkendali dalam [[kultur jaringan]]. Ini adalah proses dari serangkaian media, masing-masing mengandung nutrisi dan [[hormon]]. Setelah tanaman tumbuh dan menghasilkan benih, proses evaluasi [[keturunan]] dimulai. Proses ini memerlukan pemilihan benih dengan sifat yang diinginkan dan kemudian pengujian ulang dan pertumbuhan untuk memastikan bahwa seluruh proses telah berhasil diselesaikan dengan hasil yang diinginkan.