Berdasarkan catatan sejarah evolusi tanaman, dinyatakan bahwa pada dasarnya evolusi terjadi karena mutasi yang terus-menerus secara alami. Oleh karena itu banyak yang beranggapan keragaman yang ada sekarang terutama disebabkan oleh mutasi. Mutasi adalah berubahnya materi genetik pada suatu makhluk yang terjadi secara tiba-tiba maupun acak serta merupakan dasar bagi sumber variasi organisme hidup yang bersifat diwariskan (heritable). Pengertian lain mutasi merupakan perubahan genetik yang terjadi pada gen tunggal; beberapa gen maupun susunan kromosomnya. Dalam prosesnya, adanya mutasi diakibatkan oleh perubahan pada urutan (sequence) nukleotida DNA kromosom yang mengakibatkan terjadinya perubahan pada bentuk protein enzim .
Mutasi dapat terjadi secara alami maupun secara buatan (mutasi induksi). Di alam, mutasi cenderung berjalan lambat, namun berlangsung secara kontinu sehingga membutuhkan waktu yang lama untuk menjadikan makhluk mutan dalam populasi alami untuk dapat menerapkan seleksi terhadap sifat-sifat yang menguntungkan. Mutasi induksi dapat mempercepat terjadinya mutasi dan keragaman yang ditimbulkan tidak berbeda dengan keragaman yang terjadi secara evolusi. Dalam pemuliaan tanaman, semakin besar variasi genetik, maka akan memudahkan proses seleksi tanaman yang sesuai dengan tujuan pemuliaan yang diinginkan.
Mutasi induksi dapat terjadi apabila digunakan mutagen dengan dosis dan lamanya waktu. Mutagen adalah zat atau perlakuan yang dapat menyebabkan adanya mutasi. Mutagen dapat berupa mutagen kimia dan mutagen fisika. Mutagen kimia pada umumnya berasal dari senyawa alkil (alkylating agents) seperti diethyl sulphate (DES), methyl methane sulphonate (MMS), ethyl methane sulphonate (EMS), hydroxylamine, nitrous acids, acridines dan kolkisin. Mutagen fisika bersifat sebagai radiasi pengion (ionizing radiation) seperti radiasi sinar-X, radiasi Gamma, radiasi beta, neutron, dan partikel dari aselerator.
Mutasi induksi dapat terjadi apabila digunakan mutagen dengan dosis dan lamanya waktu. Mutagen adalah zat atau perlakuan yang dapat menyebabkan adanya mutasi. Mutagen dapat berupa mutagen kimia dan mutagen fisika. Mutagen kimia pada umumnya berasal dari senyawa alkil (alkylating agents) seperti diethyl sulphate (DES), methyl methane sulphonate (MMS), ethyl methane sulphonate (EMS), hydroxylamine, nitrous acids, acridines dan kolkisin. Mutagen fisika bersifat sebagai radiasi pengion (ionizing radiation) seperti radiasi sinar-X, radiasi Gamma, radiasi beta, neutron, dan partikel dari aselerator.
Mutagen kimia dapat menimbulkan mutasi melalui beberapa cara. Gugusan alkil aktif dari bahan mutagen kimia akan ditransfer ke molekul lain dengan posisi kepadatan elektron cukup tinggi seperti kelompok fosfat dan juga molekul purin dan pirimidin yang merupakan penyusun struktur DNA. Seperti kita ketahui, DNA adalah struktur biokimia yang membawa gen. Basa nitrogen penyusun struktur DNA terdiri dari adenine, guanine, timin dan sitosin. Adenine dan guanine adalah basa yang memiliki cincin ganda (double-ring bases) sehingga masuk ke dalam kelompok disebut purin, sementara timin dan sitosin memiliki cincin tunggal (single-ring bases) disebut pirimidin. Struktur molekul DNA memiliki bentuk double helix yang tersusun dari pasangan Adenin-Timin dan Guanin-Sitosin. Contoh mutasi yang sering terjadi akibat mutagen kimia yakni berubahnya basa nitrogen pada struktur DNA yang mengarah pada pembentukan 7-alkyl guanine.
Perlakuan dengan mutagen fisik maupun kimiawi akan menyebabkan perubahan. Perubahan tersebut terjadi pada tingkat genom, kromosom, dan DNA atau gen dikenal dengan istilah mutasi:
1. Mutasi Genom
Poliploidi pada tanaman menunjukkan bahwa adanya satu atau lebih set kromosom yang telah ditambahkan pada kromosom diploid sebagai contoh triploid (2x + x = 3x) dan tetraploid (2x + 2x = 4x). Dalam notasi tersebut x adalah jumlah set kromosom dasar. Haploidi (yang berasal dari diploidi) atau polihaploidi (yang berasal dari poliploidi) menunjukkan bahwa status tanaman tersebut memiliki separuh dari jumlah set kromosom normal sebagai contoh 2x → x dan 4x → 2x dan seterusnya. Aneuploidi menunjukkan bahwa status tanaman yang memiliki penambahan atau pengurangan kromosom yang berasal dari pasangan normalnya, seperti 2x+1, 2x–1, 3x+1, 4x–1, 4x+2 dan sebagainya. Pengaruh beberapa mutagen kimia, seperti kolkisin yang dapat merubah tingkat ploidi pada genom tanaman, misalnya A → AA, AA → AAAA dan seterusnya. Mutasi genom banyak terjadi pada tanaman yang di induksi menggunakan mutagen kimiawi.
Baca juga: Induksi Poliplodi dengan Mutagen Kolkisin
Baca juga: Induksi Poliplodi dengan Mutagen Kolkisin
2. Mutasi Kromosom
Adanya pengaruh bahan mutagen, terutama berupa radiasi, adalah yang paling banyak terjadi pada perubahan kromosom tanaman dengan ditandai adanya benang kromosom yang pecah (chromosome breakage atau chromosome aberation). Peristiwa pecahnya benang pada kromosom dibagi menjadi empat macam yakni translokasi, inversi, duplikasi, dan defisiensi.
3. Mutasi gen
Berdasarkan konsep genetika, informasi genetik disimpan dalam bentuk serangkaian polinukliotida atau disebut dengan DNA. Empat nukliotida tersusun atas purin (terdiri atas adenin dan guanin) dan pirimidin (terdiri atas sitosin dan timin) yang dihubungkan bersama melalui ikatan fosfat dan gula (deoxyribose). Bahan mutagen tertentu bisa menyebabkan adanya induksi perubahan spesifik pada susunan pasangan basa dalam molekul DNA. Perubahan tersebut dikatakan sebagai mutasi gen yang dikelompokkan menjadi dua katagori yaitu microlesion dan macrolesion. Microlesion adalah jenis mutasi yang mana terjadi substitusi pasangan basa, transisi atau transversi pada pasangan basa, serta penyisipan baru pasangan basa. Macrolesion adalah mutasi yang mana terjadi penghapusan (delesi), duplikasi atau penyusunan kembali pasangan basa. Mutasi microlesion sering juga disebut mutasi titik (point mutation). Biasanya mutagen kimia berkaitan dengan mutasi microlesion sedangkan mutagen fisik (radiasi) identik dengan mutasi macrolesion.