Padi
Padi (bahasa latin: "Oryza sativa" L.) merupakan salah satu tanaman budidaya terpenting dalam peradaban. Meskipun terutama mengacu pada jenis tanaman budidaya, padi juga digunakan untuk mengacu pada beberapa jenis dari marga (genus) yang sama, yang biasa disebut sebagai padi liar. Padi diduga berasal dari India atau Indocina dan masuk ke Indonesia dibawa oleh nenek moyang yang migrasi dari daratan Asia sekitar 1500 SM.
Produksi padi dunia menempati urutan ketiga dari semua serealia, setelah jagung dan gandum. Namun, padi merupakan sumber karbohidrat utama bagi mayoritas penduduk dunia.
Padi termasuk dalam suku padi-padian atau "poaceae". Terna semusim,berakar serabut,batang sangat pendek,struktur serupa batang terbentuk dari rangkaian pelepah daun yang saling menopang daun sempurna dengan pelepah tegak,daun berbentuk lanset,warna hijau muda hingga hijau tua,berurat daun sejajar,tertutupi oleh rambut yang pendek dan jarang,bagian bunga tersusun
majemuk,tipe malai bercabang,satuan bunga disebut "floret" yang terletak pada satu spikelet yang duduk pada panikula,tipe buah bulir atau kariopsis yang tidak dapat dibedakan mana buah dan bijinya,bentuk hampir bulat hingga lonjong,ukuran 3 mm hingga 15 mm,tertutup oleh palea dan lemma yang dalam bahasa sehari-hari disebut sekam,struktur dominan padi yang biasa dikonsumsi yaitu jenis "enduspermium".
Setiap bunga padi memiliki enam kepala sari (anther) dan kepala putik (stigma) bercabang dua berbentuk sikat botol.Kedua organ seksual ini umumnya siap bereproduksi dalam waktu yang bersamaan.Kepala sari kadang-kadang keluar dari palea dan lemma jika telah masak. Dari segi reproduksi,padi merupakan tanaman berpenyerbukan sendiri,karena 95% atau lebih
serbuk sari membuahi sel telur tanaman yang sama. Setelah pembuahan terjadi,zigot dan inti polar yang telah dibuahi segera membelah diri.Zigot berkembang membentuk embrio dan inti polar menjadi endosperm.Pada akhir perkembangan,sebagian besar bulir padi mengadung pati dibagian endosperm.Bagi tanaman muda,pati dimanfaatkan sebagai sumber gizi.
Satu set genom padi terdiri atas 12 kromosom. Karena padi adalah tanaman diploid, maka setiap sel padi memiliki 12 pasang kromosom (kecuali sel seksual).
Padi merupakan organisme model dalam kajian genetika tumbuhan karena dua alasan: kepentingannya bagi umat manusia dan ukuran kromosom yang relatif kecil, yaitu 1.62.3  10 pasangan basa ("base pairs", bp). Sebagai tanaman model, genom padi telah disekuensing, seperti juga genom manusia.
Perbaikan genetik padi telah berlangsung sejak manusia membudidayakan padi. Dari hasil tindakan ini orang mengenal berbagai macam ras lokal, seperti 'Rajalele' dari Klaten atau 'Pandanwangi' dari Cianjur di Indonesia atau 'Basmati Rice' dari India utara. Orang juga berhasil mengembangkan padi lahan kering ("padi gogo") yang tidak memerlukan penggenangan atau "padi rawa" yang mampu beradaptasi terhadap kedalaman air rawa yang berubah-ubah. Di negara lain dikembangkan pula berbagai tipe padi.
Pemuliaan padi secara sistematis baru dilakukan sejak didirikannya IRRI di Filipina sebagai bagian dari gerakan modernisasi pertanian dunia yang dijuluki sebagai Revolusi Hijau. Sejak saat itu muncullah berbagai kultivar padi dengan daya hasil tinggi untuk memenuhi kebutuhan pangan dunia. Dua kultivar padi modern pertama adalah 'IR5' dan 'IR8' (di Indonesia diadaptasi menjadi
'PB5' dan 'PB8'). Walaupun hasilnya tinggi tetapi banyak petani menolak karena rasanya tidak enak (pera). Selain itu, terjadi wabah hama wereng coklat pada tahun 1970-an.
Ribuan persilangan kemudian dirancang untuk menghasilkan kultivar dengan potensi hasil tinggi dan tahan terhadap berbagai hama dan penyakit padi. Pada tahun 1984 pemerintah Indonesia pernah meraih penghargaan dari PBB (FAO) karena berhasil meningkatkan produksi padi hingga dalam waktu 20 tahun dapat berubah dari pengimpor padi terbesar dunia menjadi negara swasembada beras. Prestasi ini tidak dapat dilanjutkan dan baru kembali pulih sejak tahun 2007.
Hadirnya bioteknologi dan rekayasa genetika pada tahun 1980-an memungkinkan perbaikan kualitas nasi. Sejumlah tim peneliti di Swiss mengembangkan padi transgenik yang mampu memproduksi toksin bagi hama pemakan bulir padi dengan harapan menurunkan penggunaan pestisida. IRRI, bekerja sama dengan beberapa lembaga lain, merakit "Padi emas" ("Golden Rice") yang dapat menghasilkan provitamin A pada
berasnya, yang diarahkan bagi pengentasan defisiensi vitamin A di berbagai negara berkembang. Suatu tim peneliti dari Jepang juga mengembangkan padi yang menghasilkan toksin bagi bakteri kolera. Diharapkan beras yang dihasilkan padi ini dapat menjadi alternatif imunisasi kolera, terutama di negara-negara berkembang.
Sejak tahun 1970-an telah diusahakan pengembangan padi hibrida, yang memiliki potensi hasil lebih tinggi. Karena biaya pembuatannya tinggi, kultivar jenis ini dijual dengan harga lebih mahal daripada kultivar padi yang dirakit dengan metode lain.
Selain perbaikan potensi hasil, sasaran pemuliaan padi mencakup pula tanaman yang lebih tahan terhadap berbagai organisme pengganggu tanaman (OPT) dan tekanan (stres) abiotik (seperti kekeringan, salinitas, dan tanah masam). Pemuliaan yang diarahkan pada peningkatan kualitas nasi juga dilakukan, misalnya dengan perancangan kultivar mengandung karoten (provitamin A).
Hingga sekarang ada dua spesies padi yang dibudidayakan manusia secara massal: "Oryza sativa" yang berasal dari Asia dan "O. glaberrima" yang berasal dari Afrika Barat.
Pada awal mulanya "Oryza sativa" dianggap terdiri dari dua subspesies, "indica" dan "japonica" (sinonim "sinica"). Padi "japonica" umumnya berumur panjang, postur tinggi namun mudah rebah, lemmanya memiliki "ekor" atau "bulu" (Ing. "awn"), bijinya cenderung membulat, dan nasinya lengket. Padi "indica", sebaliknya, berumur lebih pendek, postur lebih
kecil, lemmanya tidak ber-"bulu" atau hanya pendek saja, dan bulir cenderung oval sampai lonjong. Walaupun kedua anggota subspesies ini dapat saling membuahi, persentase keberhasilannya tidak tinggi. Contoh terkenal dari hasil persilangan ini adalah kultivar 'IR8', yang merupakan hasil seleksi dari persilangan "japonica" (kultivar 'Deegeowoogen' dari
Formosa) dengan "indica" (kultivar 'Peta' dari Indonesia). Selain kedua varietas ini, dikenal varietas minor "javanica" yang memiliki sifat antara dari kedua tipe utama di atas. Varietas "javanica" hanya ditemukan di Pulau Jawa.
Kajian dengan bantuan teknik biologi molekular sekarang menunjukkan bahwa selain dua subspesies "O. sativa" yang utama, "indica" dan "japonica", terdapat pula subspesies minor tetapi bersifat adaptif tempatan, seperti "aus" (padi gogo dari Bangladesh), "royada" (padi pasang-surut/rawa dari Bangladesh), "ashina" (padi pasang-surut dari India), dan "aromatic" (padi wangi dari Asia Selatan dan Iran, termasuk
padi basmati yang terkenal). Pengelompokan ini dilakukan menggunakan penanda RFLP dibantu dengan isozim. Kajian menggunakan penanda genetik SSR terhadap genom inti sel dan dua lokus pada genom kloroplas menunjukkan bahwa pembedaan "indica" dan "japonica" adalah mantap, tetapi "japonica" ternyata terbagi menjadi tiga kelompok khas: "temperate japonica" (""japonica" daerah
sejuk" dari Cina, Korea, dan Jepang), "tropical japonica" (""japonica" daerah tropika" dari Nusantara), dan "aromatic". Subspesies "aus" merupakan kelompok yang terpisah.
Berdasarkan bukti-bukti evolusi molekular diperkirakan kelompok besar "indica" dan "japonica" terpisah sejak 440000 tahun yang lalu dari suatu populasi spesies moyang "O. rufipogon". Domestikasi padi terjadi di titik tempat yang berbeda terhadap dua kelompok yang sudah terpisah ini. Berdasarkan bukti arkeologi padi mulai dibudidayakan (didomestikasi) 10000 hingga 5000 tahun sebelum masehi.