CMDV - PUSAT KAJIAN PEMBIAK BAKA

Center for Marker Discovery and Validation (CMDV) kini ditubuhkan di MARDI, Serdang, Selangor untuk aplikasi teknologi pengenotipan dalam program pemiakan tanaman di Malaysia. Teknologi ini adalah teknik analisis molekular yang berasaskan jujukan DNA dengan menggunakan platform pengenotipan yang bersesuaian. Teknologi pengenotipan semakin kerap digunakan dalam bidang pembiakbakaan berbantukan pemilihan (MAS) kerana ia membantu pembiak baka melakukan pemilihan trait bagi ciri yang dihajati dalam masa yang singkat melalui penggunaan penanda molekul. Antara penanda molekul yang kerap digunakan dalam MAS ialah penanda Polimorfisme nukleotida tunggal (SNP) dan Mikrosatelit (SSR). Justeru usaha bagi penubuhan Pusat Penemuan dan Pengesahan Penanda Molekul (CMDV) merupakan platform terbaik kepada MARDI bagi tujuan meningkatkan kualiti tanaman untuk mengenal pasti varieti yang berhasil tinggi, rintang terhadap penyakit dan serangga perosak. CMDV juga merupakan pusat sehenti yang mula beroperasi pada bulan Ogos 2011 yang mana menjalankan penyelidikan dan menawarkan perkhidmatan pengenotipan tanaman, ternakan dan akuakultur. Pusat ini telah dilengkapi dengan pelbagai peralatan makmal dan platform untuk proses pengenotipan yang berskala tinggi menerusi jalinan kerjasama antara MARDI dan Malaysian Biotechnology Corporation yang dimeterai bersama pada tahun 2009. Kaedah umum pengenotipan berskala tinggi Kaedah pengenotipan berskala tinggi di makmal CMDV telah dioptimasi berpandukan protokol dan prosedur standard operasi yang bersesuaian. Terdapat ramai pakar dan saintis yang berkemahiran didalam membuat aktiviti dalam makmal dengan kelengkapan sesuai. Artikel petang Jumaat ini sempena cuti Maulid Nabi 1439H saya menuilis dalam "Anim Agro Technology" mengenai pengujudan pusat moden dalam mengkaji proses pembiakbakaan tanaman, ternakan dan ternakair dinegara kita untuk bacaan dan rujukkan.

Kaedah umum pengenotipan berskala tinggi dimana proses pengenotipan dimulakan dengan penyediaan sampel sama ada daun, tisu, biji benih atau pun komponen darah. Kemudian sel DNA diekstrak daripada sampel dengan menggunakan peralatan robotik yang berkapasiti tinggi (Sila lihat foto disebelah). Penggunaan peralatan robotik sangat penting supaya proses asas dalam pengekstrakan dapat dijalankan dengan lebih cepat dan tepat serta mampu mengekstrak 1,000 sampel dalam sehari. Selepas pengekstrakan DNA proses seterusnya adalah pastikan kawalan kualiti DNA dijalankan dengan kaedah menggunakan peralatan Fluoroskan dan Gel Imager. Kawalan kualiti adalah penting bagi memastikan kualiti dan kuantiti DNA yang diperoleh mencukupi untuk proses seterusnya. Langkah seterusnya adalah amplifikasi DNA melalui proses tindak balas berantai polimerase (PCR) dengan menggunakan mesin Applied Biosystems. Selepas proses PCR, pengenotipan DNA dilakukan dengan menggunakan platform yang bersesuaian seperti ABI 3730xl dan Sequenom Mass Array bergantung kepada penanda molekul yang dipilih sama ada SSR atau SNP. 34 Platform pengenotipan Terdapat tiga jenis platform pengenotipan di CMDV iaitu ABI 3730xl (AFLP dan SSR), Sequenom Mass Array (SNP) dan Illumina iScan (SNP). Setiap platform menghasilkan jumlah data yang berbeza dan berskala besar. Misalnya platform ABI 3730xl DNA Analyzer mampu menghasilkan sejumlah 24,576 data mikrosatelit atau AFLP manakala Sequenom Mass Array mampu menghasilkan 100,000 data SNP. Bagi platform Illumina iScan pula, terdapat panel SNP Infinium yang boleh mencapai tahap multipleks sehingga 700,000 SNP. 

 Platform pengenotipan kini mepunyai kelebihan penggunaan platform dalam  pengenotipan ini dimana ia akan dapat menyokong pembangunan penanda molekul SNP, SSR dan AFLP kerana setiap platform berupaya didalam usaha membangunkan panel SNP, SSR dan AFLP yang mana ia dikehendaki dalam kuantiti yang besar, berkualiti tinggi dan pantas (Gambar rajah 2). Sistem pengurusan maklumat makmal (LIMS) dan bioinformatik Pengurusan data dan maklumat aktiviti pengenotipan makmal CMDV diurus secara sistematik dan efisien dengan menggunakan sistem pengurusan maklumat makmal (LIMS). Sistem LIMS membantu pengguna mengesan maklumat sampel dan pelanggan, mengurus inventori makmal serta penjanaan invois dan laporan. Selain itu, CMDV turut membangunkan pangkalan data dalaman yang digunakan untuk tujuan penyimpanan data genomik, peta genetik, peta fizikal dan maklumat janaplasma yang merupakan medium yang bermanfaat kepada penyelidik CMDV bagi mencari maklumat yang berkaitan dengan penanda molekul, gen dan jujukan DNA (Sila lihat foto disebelah). Kesemua peralatan dan teknologi ini membolehkan proses pengenotaipan DNA dapat direkodkan dengan lebih tepat.

Pembiakbakaan SMART (SMART breeding) atau mudahnya dipanggil sebagai Selection with Markers and Advanced Reproductive Technology atau dikenali sebagai SMART ialah pemilihan dengan penanda molekul dan teknologi pembiakbakaan canggih menggunakan pendekatan penggunaan penanda molekul sebagai sasaran secara langsung pemilihan ciri-ciri yang diingini. Teknik ini merupakan satu kaedah alternatif yang tidak menggantikan pembiakbakaan biasa secara konvensional tetapi membantu menjadikannya lebih lgi berkesan dan sistematik. SMART menggabungkan Teknologi MAS (pembiakbakaan berbantukan pemilihan) dan Teknologi MAB (pembiakbakaan silang balik) yang dibantu dengan penggunaan penanda molekul seperti SSR dan SNP. Penanda molekul berupaya mengesan perbezaan genetik antara individu dan kebiasaannya yang terletak berdekatan dengan gen bagi ciri-ciri tertentu. Penggunaan penanda molekul ini dapat membantu pembiakbaka (Plant breeder) mengenal pasti sama ada tanaman atau ternakan mereka mempunyai ciri-ciri yang diingini untuk tujuan dalam pembiakbakaan. Seterusnya pembiak baka boleh cuba untuk mengaplikasi teknologi MAS dan MAB ini dengan kaedah menggunakan kemudahan platform yang terdapat di CMDV. Perbandingan pembiakbakaan tanaman secara konvensional dengan teknologi MAS dan MAB adalah seperti dalam Pengurusan data dan maklumat aktiviti pengenotipan disokong melalui penggunaan LIMS manakala pembangunan penanda molekul dibantu melalui penggunaan pangkalan data genomik tanaman dan ternakan.

Perbandingan pembiakbakaan tanaman secara konvensional dengan teknologi MAS dan MAB boleh dibandingkan dengan beberapa kebaikan. Pembiak bakaan Konvensional pertama sekali dimana ia mengambil masa 10-25 tahun untuk dapat menghasilkan varieti baharu bergantung kepada jenis tanaman sedangan dengan Teknologi MAS dan MAB hanya mengambil masa 7-10 tahun untuk menghasilkan varieti baharu bergantung kepada jenis tanaman. Kedua dimana cara lama hanya memilih tumbuhan berdasarkan ciriciri yang boleh dilihat atau diukur, namun sukar kerana kadangkala dipengaruhi oleh faktor persekitaran. Kaedah MAS pula apar membantu pemilihan tumbuhan yang spesifik terhadap ciri yang dikehendaki dengan penggunaan penanda molekul serta tidak dipengaruhi oleh faktor persekitaran. Ketiga dimana cara konvensinal ini perlu menunggu anak pokok matang untuk menguji kehadiran ciri yang dikehendaki tetapi kaedah MAS ini mengetahui ciri yang dikehendaki boleh diuji di peringkat anak pokok. Ke 4 dimana cara dengan konvensional hanya mengambil ciri-ciri yang tidak diingini turut dipindahkan ke anak pokok.  sedangkan kaedah MAS ambil kira ciri-ciri yang tidak diingini boleh dihapuskan dengan teknologi MAS. Ke 5 dimana cara lama tidak mempunyai kaedah untuk mengenal pasti ciri yang dikawal oleh beberapa gen tetapi kini ia boleh mengenal pasti ciri yang dikawal oleh beberapa gen. Seterusnya dimana cara pembiakaan Konvensional Teknologi MAS dan MAB Pemilihan anak pokok dengan berdasarkan ciri yang dilihat menyerupai pokok induk.

Sebagai kesimpulan teknologi penggunaan teknologi pengenotipan merupakan antara teknologi yang boleh dimanfaatkan dalam menghasilkan baka yang baik dan bermutu tinggi. Ia secara tidak langsung dapat membantu meningkatkan produktiviti negara dalam memenuhi pasaran tempatan dan seterusnya menjana pendapatan negara melalui pengeksportan bekalan makanan. Negara luar seperti Jepun, China, Amerika Syarikat, Kanada dan Belanda telah lama mengaplikasikan teknologi pengenotipan dalam pertanian moden mereka. Antara tanaman yang terlibat adalah seperti padi, gandum, jagung, barli, cili dan kanola. Kerjasama penyelidikan yang erat di kalangan penyelidik biologi molekul, pembiak baka, bioinformatik dan teknologi maklumat adalah penting bagi memastikan kejayaan hasil aplikasi teknologi penanda molekul. Teknologi pengenotipan melalui penggunaan platform pengenotipan berskala tinggi telah digunakan secara meluas dalam bidang pertanian moden. Ia diperlukan bagi meningkatkan aktiviti pembiakbakaan dalam sektor tanaman, ternakan dan akuakultur. Platform pengenotipan yang berskala tinggi di CMDV, MARDI dapat menyokong pembangunan penanda molekul SNP dan SSR melalui platform Sequenom, Illumina dan ABI 3730xl. Teknologi pengenotipan ini diharap dapat meneraju dan meningkatkan bidang penyelidikan di Malaysia supaya penghasilan baka yang baharu dan bermutu tinggi boleh dihasilkan dalam jangka masa yang lebih singkat. Pegeluaran makanan mrupakan satu aspek penting dalam sesebuah negara untuk keselamatan, kedaulatan dan juga kestabilan sesebuah negara. Artikel ini diadaptasi daripada rencana yang disediakan oleh pakar MARDI di CMDV sebagai satu kaedah mengembangkan teknologi baru kepada semua pembaca blog anim agro technology. Terimakasih kepada penulis asal  diterbitkan dalam website iaitu Siti Zainab Jantan yang menyediakan rencana ini. Wasallam!!!

TEKNOLOGI BARU... SUDAH ADA...
DI CMDV MARDI... SUDAH SEDIA...
PEMBIAKBAKAAN... PENTING DNA...
BACA ARTIKEL.. BARU ADA IDEA...

By,
M Anem,
Senior Agronomist,
Bandar Baru UDA,
Johor Bahru, Johor,
Malaysia.
(12 RabiulAwal 1439H).