Genotipe Tetua dan F1 Jarak Pagar
Keragaan Karakter Morfo-Agronomi 16 Genotipe Tetua dan F1 Jarak Pagar Keragaan karakter tanaman ditentukan oleh faktor genetik, lingkungan, dan interaksinya. Adanya keragaman genetik yang luas pada kondisi lingkungan seleksi yang tepat menjadi dasar dalam melakukan seleksi untuk perbaikan karakter harapan. Pengamatan karakter morfo-agronomi terhadap 16 genotipe tetua jarak dalam program pemuliaan dapat membantu mengidentifikasi genotipe-genotipe dengan produksi biji dan kandungan minyak yang lebih baik (Shabanimofrad et al. 2013). Karakter kualitatif daun 16 genotipe jarak pagar memiliki keragaan yang relatif sama antara satu dengan yang lain (Tabel 3), yaitu memiliki warna daun hijau, tepi daun rata, tulang daun kaku, warna tulang daun hijau kekuningan, permukaan daun bergelombang dan tidak memiliki lapisan lilin. Karakter kualitatif yang sedikit berbeda adalah bentuk daun. Bentuk daun yang diamati berlekuk dangkal hingga sedang. Genotipe IND, JGY, KMR, LMP, LMPxPDI, CRPxPDI dan LMPxLMP memiliki bentuk daun berlekuk sedang dan genotipe PDI, CRP, MDN, CRPxMDN, PDIxMDN, PDIxLMP, KMRxKMR, PLGxPLG, INDxIND memiliki bentuk daun berlekuk dangkal hingga sedang. Deskripsi karakter kualitatif daun dijelaskan pada Lampiran 1.
22
Tabel 3. Karakter kualitatif daun 16 genotipe jarak pagar
No. Genotipe WD BTD TD TLD WTLD PMD WTD LLTD
1 IND hijau sedang rata kaku HK bergelombang HM tidak ada
2 PDI hijau dangkal-sedang rata kaku HK bergelombang HM tidak ada
3 JGY hijau sedang rata kaku HK bergelombang HM tidak ada
4 CRP hijau dangkal-sedang rata kaku HK bergelombang HM tidak ada
5 KMR hijau sedang rata kaku HK bergelombang HM tidak ada
6 MDN hijau dangkal-sedang rata kaku HK bergelombang HM tidak ada 7 LMP hijau dangkal-sedang rata kaku HK bergelombang HM tidak ada 8 CRPXMDN hijau dangkal -i sedang rata kaku HK bergelombang HM tidak ada
9 LMP X PDI hijau sedang rata kaku HK bergelombang HM tidak ada
10 PDI X MDN hijau dangkal-sedang rata kaku HK bergelombang HM tidak ada 11 PDI X LMP hijau dangkal-sedang rata kaku HK bergelombang HM tidak ada
12 CRP X PDI hijau sedang rata kaku HK bergelombang HM tidak ada
13 KMR X KMR hijau dangkal - sedang rata kaku HK bergelombang HM tidak ada
14 PLG X PLG hijau sedang rata kaku HK bergelombang HM tidak ada
15 LMP X LMP hijau sedang rata kaku HK bergelombang HM tidak ada
16 IND X IND hijau dangkal-sedang rata kaku HK bergelombang HM tidak ada
Keterangan : WD=warna daun, BTD=bentuk lekuk daun, TD=tepi daun, TLD=tulang daun, WTLD=warna tulang daun, PMD=permukaan daun, WTD=warna tulang daun, LLTD=lapisan lilin tangkai daun, HK=hijau kekuningan, HM=hijau kemerahan.
Pengamatan karakter kualitatif daun pada 16 genotipe jarak pagar, tidak menunjukkan perbedaan yang nyata. Hasil pengamatan ini sejalan dengan yang dilakukan oleh Susantidiana (2011) dan Surahman et al. (2009) terhadap karakter daun.
Tabel 4 Nilai tengah dan F hitung karakter morfo-agronomi 16 genotipe tetua dan F1 jarak pagar
No. Karakter Nilai tengah Fhit Pr>F
1 Jumlah cabang produktif 1.03 2.3* 0.026
2 Tinggi tanaman (cm) 40.46 1.18 0.337
3 Diameter batang (cm) 1.30 1.35 0.237
4 Panjang daun (cm) 11.44 2.65* 0.011
5 Lebar daun (cm) 12.02 3.2** 0.003
6 Panjang tangkai daun (cm) 13.63 2.37* 0.022
7 Jumlah buah jadi per tandan 7.85 2.07* 0.048
8 Bobot per buah (g) 10.46 1.55 0.155
9 Diameter buah (cm) 2.63 1.69 0.114
10 Panjang buah (cm) 3.07 2.96** 0.007
11 Jumlah biji per buah 2.74 2.75* 0.011
12 Diameter biji (cm) 1.09 1.48 0.184
13 Panjang biji (cm) 1.97 2.85** 0.009
14 Bobot per biji basah (g) 1.07 2.66* 0.013
15 Bobot per biji kering (g) 0.65 7.09** <.0001
16 Jumlah biji total per tandan 17.98 4.39** 0.0004
17 Bobot biji kering total per tandan (g) 12.16 3.38** 0.003
18 Kadar minyak (%) 44.70 3.28* 0.014
Keterangan : *= berpengaruh nyata pada taraf α=1%, **=berpengaruh nyata pada taraf
23
Hasil sidik ragam untuk 18 karakter morfo-agronomi yang diamati, disajikan pada Tabel 4. Terdapat 13 karakter morfo-agronomi yang dipengaruhi secara signifikan oleh genotipe. Delapan belas karakter morfo-agronomi tersebut akan dianalisis lebih lanjut nilai keragaman genetiknya.
Pendugaan Ragam Genetik dan Heritabilitas Berdasarkan Analisis Univariate
Salah satu kunci penentu keberhasilan perbaikan genetik karakter harapan yaitu adanya keragaman genetik yang luas pada karakter-karakter tersebut dan diwariskan dengan nilai heritabilitas yang tinggi. Pada penelitian ini, heritabilitas arti luas dapat diduga dengan cara tidak langsung dari pendugaan komponen ragam, diantaranya adalah perhitungan ragam turunan dan perhitungan komponen ragam dari analisis ragam. Ragam fenotipe dan ragam genetik diantara genotipe jarak telah dilaporkan oleh beberapa peneliti untuk beberapa karakter dalam populasi yang berbeda (Ginwal et al. 2005; Kaushik et al. 2007; Rao et al. 2008).
Nilai pendugaan parameter genetik dari 16 genotipe tetua dan F1 jarak pagar ditampilkan pada Tabel 5. Koefisien keragaman genetik adalah nisbah akar kuadrat dari ragam genetik dengan nilai tengah karakter yang bersangkutan. Adanya perbedaaan latar belakang genetik tetua yang luas dapat berpengaruh langsung terhadap besarnya ragam genetik dalam populasi. Tingginya keragaman genetik dalam populasi menandakan dapat dilakukan tahapan seleksi sesuai dengan arah pemuliaan yang diinginkan. Berdasarkan nilai koefisien keragaman genetiknya, delapan belas karakter amatan memiliki keragaman genetik yang sempit sampai luas, dengan kisaran nilai 1.102% hingga 27.042%. Tiga belas karakter amatan memiliki keragaman genetik yang sempit, empat karakter amatan memiliki keragaman genetik yang sedang, dan satu karakter amatan yaitu karakter jumlah biji total per tandan memiliki keragaman genetik yang luas. Sempitnya kisaran nilai KKG yang diperoleh (1.102%-9.024%), mengindikasikan kekerabatan genotipe-genotipe tersebut sangat dekat. Kemungkinan besar, genotipe-genotipe tersebut berasal dari ansestor yang sama.
Heritabilitas adalah perbandingan antara besaran ragam genotipe dengan besaran total ragam fenotipe dari suatu karakter (Baihaki 2000; Syukur et al.
2012). Nilai duga heritabilitas terhadap karakter-karakter yang diamati berkisar antara 15.30% hingga 85.89%. Nilai heritabilitas dikelompokkan menurut Stanfield (1983) yaitu kriteria rendah (0<X≤20%), kriteria sedang (20%<X≤50%) dan kriteria tinggi (50%< X≤100%). Berdasarkan kriteria tersebut, lima belas karakter amatan diduga diwariskan dengan nilai duga heritabilitas yang tinggi dengan kisaran 32.26%-85.89%. Nilai heritabilitas untuk karakter diameter batang dan diameter biji tergolong sedang dengan kisaran 25.69-32.26%. Sedangkan nilai heritabilitas untuk karakter tinggi tanaman tergolong rendah dengan nilai 15.30%. Menurut Wicaksana (2001) karakter yang mempunyai nilai heritabilitas tinggi menunjukkan bahwa faktor genetik lebih dominan terhadap karakter yang ditampilkan tanaman karena faktor genetiknya memberi sumbangan yang lebih besar dibandingkan dengan faktor lingkungan.
Terdapat dua upaya yang dapat dilakukan untuk memperluas keragaman genetik pada populasi ini yaitu (1) membuat populasi selfing pada individu F1 terpilih dan (2) melakukan induksi mutasi pada genotipe-genotipe terpilih.
24
Tabel 5 Nilai duga parameter genetik karakter morfo-agronomi16 genotipe tetua dan F1 jarak pagar
No. Karakter x KTg KTe σ2
g σ2
f σ2
e KKG Kriteria h²bs Kriteria
1 Jumlah cabang produktif 1.03 0.01 0.01 0.00 0.01 0.00 5.02 sempit 56.47 tinggi
2 Tinggi tanaman (cm) 40.46 79.42 67.27 4.05 26.47 8.82 4.97 sempit 15.30 rendah
3 Diameter batang (cm) 1.30 0.04 0.03 0.00 0.01 0.00 4.41 sempit 25.68 sedang
4 Panjang daun (cm) 11.44 2.93 1.11 0.61 0.96 0.33 6.81 sempit 62.24 tinggi
5 Lebar daun (cm) 12.02 1.85 0.58 0.42 0.62 0.21 5.42 sempit 68.71 tinggi
6 Panjang tangkai daun (cm) 13.63 7.86 3.32 1.513 2.62 0.87 9.02 sempit 57.77 tinggi
7 Jumlah buah per tandan 7.85 9.32 4.50 1.61 3.11 1.04 16.15 sedang 51.72 tinggi
8 Bobot per buah (g) 10.46 9.18 5.91 1.09 3.06 1.02 9.98 sempit 35.61 tinggi
9 Diameter buah 9cm) 2.63 0.06 0.04 0.01 0.02 0.01 3.49 sempit 40.90 tinggi
10 Panjang buah (cm) 3.07 0.08 0.03 0.02 0.03 0.01 4.20 sempit 66.25 tinggi
11 Jumlah biji per buah 2.74 0.27 0.10 0.06 0.09 0.03 8.76 sempit 63.59 tinggi
12 Diameter biji (cm) 1.09 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.10 sempit 32.26 sedang
13 Panjang biji (cm) 1.97 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 2.73 sempit 64.89 tinggi
14 Bobot per biji basah (g) 1.07 0.02 0.01 0.00 0.00 0.00 6.25 sempit 62.38 tinggi
15 Bobot per biji kering (g) 0.65 0.02 0.00 0.01 0.01 0.00 12.05 sedang 85.89 tinggi
16 Jumlah biji total per tandan 17.98 91.78 20.88 23.63 30.59 10.20 27.04 luas 77.25 tinggi
17 Bobot biji kering total per tandan (g)
12.16 32.22 9.54 7.56 10.74 3.58 22.61 sedang 70.40 tinggi
18 Kadar minyak(%) 13.16 17.69 5.40 4.10 5.90 1.97 15.38 sedang 69.48 tinggi
Keterangan: x = nilai tengah, KTg = kuadrat tengah genotipe, KTe = kuadrat tengah error, σ2
g = ragam genetik, σ2
f = ragam fenotipe, σ2
25
Berdasarkan informasi dugaan keragaman genetik 18 karakter amatan dan nilai heritabilitasnya, seleksi dapat dilakukan pada karakter jumlah biji total per tandan karena memiliki nilai koefisien keragaman genetik yang luas dengan nilai heritabilitas arti luas yang tinggi. Karakter kadar minyak dapat juga dipakai sebagai parameter amatan karena memiliki nilai koefisien keragaman genetik sedang dengan nilai heritabilitas arti luas yang tinggi.
Pendugaan Ragam Genetik Berdasarkan Analisis Multivariate
Hasil analisis keragaman genetik menggunakan pendekatan multivariate
disajikan pada Gambar 5. Nilai koefisien kemiripan 16 genotipe tetua dan F1 jarak pagar berkisar dari 0.97 sampai 1.00, yang artinya memiliki kemiripan 97 hingga 100%. Pada koefisien kemiripan 0.98 dapat dibentuk tiga kelompok utama. Kelompok pertama terdiri dari dua genotipe yaitu Indralaya (IND) dan Komering x Komering ( KMR x KMR), kelompok kedua terdiri dari sebelas genotipe yaitu Pidi (PDI), Curup (CRP), Pidi x Medan (PDI x MDN), Lampung x Lampung (LMP x LMP), Curup x Pidi (CRP x PDI), Komering (KMR), Curup x Medan (CRP x MDN), Lampung (LMP), Palembang x Palembang (PLG x PLG), Pidi x Lampung (PDI x LMP), Indralaya x Indralaya (IND x IND) dan kelompok tiga terdiri dari tiga genotipe yaitu Jogyakarta (JGY), Medan (MDN), LampungxPidi (LMPxPDI). Koefisien Kemiripan 0.97 0.98 0.98 0.99 1.00 CRPXMDN IND KMRXKMR PDI CRP PDIXMDN LMPXLMP CRPXPDI KMR CRPXMDN LMP PLGXPLG PDIXLMP INDXIND JGY MDN LMPXPDI
Gambar 5 Dendrogram 16 genotipe tetua dan F1 jarak pagar hasil analisis klaster berdasarkan karakter morfo-agronomi
Berdasarkan dendrogram yang diperoleh, terlihat bahwa sebagian besar genotipe jarak pagar yang dipakai dalam penelitian ini berada pada kelompok dua. Dari hasil yang diperoleh, tanaman F1 PidixMedan (PDIxMDN) dan LampungxLampung (LMPxLMP) memiliki tingkat kemiripan 100%. Tingginya koefisien kemiripan antar genotipe yang diamati¸ sejalan dengan hasil analisis koefisien keragaman genetik yang telah diperoleh.
I
III II
26
Karena jarak pagar adalah tanaman yang menyerbuk silang, maka akan besar peluang terjadinya genotipe tetua dan F1 selfingnya tidak berada pada kelompok yang sama. Seperti terlihat pada genotipe IND (kelompok I) dan genotipe INDxIND (kelompok II).
Korelasi Antar Karakter
Seleksi pada karakter-karakter harapan dapat dilakukan menggunakan dua pendekatan yaitu (1) seleksi langsung menggunakan karakter target seleksi; (2) seleksi tidak langsung menggunakan karakter sekunder. Efektivitas pendekatan seleksi tidak langsung menggunakan karakter sekunder ditentukan oleh keeratan hubungan karakter-karakter tersebut. Keeratan hubungan antar karakter tanaman dianalisis menggunakan analisis korelasi. Karakter tersebut harus mudah diamati, cepat, murah dan tidak bersifat destruktif (Misnen et al. 2012). Penelitian yang dilakukan Kaushik et al. (2007) menunjukkan bahwa berat biji jarak memiliki korelasi positif dengan kandungan minyak. Pada penelitian ini, tidak terlihat adanya korelasi antara berat biji dan kadar minyak. Nilai korelasi antar karakter yang diamati dari 16 genotipe yang diuji disajikan pada Tabel 6.
Tabel 6 Koefisien korelasi antar karakter vegetatif dan komponen hasil 16 genotipe jarak pagar
PD LD PTD PBU JB PBI BB BK JBT BKT KM JCP 0.16 0.38 0.54* -0.39 -0.03 -0.21 -0.22 -0.14 -0.04 -0.02 -0.52* PD 0.70** 0.19 0.01 -0.10 0.43 0.445 -0.1 -0.25 -0.20 -0.11 LD 0.65** -0.26 -0.27 0.327 0.50* -0.01 -0.48 -0.47 -0.54* PTD -0.28 -0.23 0.208 0.31 0.14 -0.49 -0.52* -0.50 PBU -0.23 0.434 0.36 0.16 -0.25 -0.1 0.54* JB -0.14 -0.36 -0.11 0.78** 0.82** 0.28 PBI 0.91** 0.54* -0.47 -0.23 0.20 BB 0.50* -0.7** -0.42 0.03 BK -0.43 -0.09 0.29 JBT 0.88** 0.13 BKT 0.29
Keterangan: * nyata pada tingkat α = 5% dan ** sangat nyata pada tingkat α = 1%, JCP =
jumlah cabang produktif, PD=panjang daun, LD=lebar daun, PTD=panjang tangkai daun, PBU=panjang buah, JB=jumlah buah, PBI=panjang biji, BB=bobot per biji basah, BK=bobot per biji kering, JBT=jumlah biji total per tandan, BKT=bobot total biji kering per tandan, KM=kadar minyak
Karakter jumlah buah (r = 0.78*) berkorelasi positif sangat nyata dengan
jumlah biji total per tandan dan dengan bobot total biji kering per tandan (r = 0.82*). Karakter panjang biji (r = 0.91*) berkorelasi positif sangat nyata
dengan bobot biji basah dan bobot biji kering (r = 0.54*). Karakter bobot biji basah (r = 0.50*) berkorelasi nyata dengan bobot biji kering dan jumlah biji total per tandan tetapi dengan arah yang berlawanan (r=-0.7*), artinya penambahan bobot biji tidak menyebabkan penambahan jumlah biji total per tandan. Karakter jumlah biji total per tandan (r = 0.88*) berkorelasi positif sangat nyata dengan karakter bobot total biji kering per tandan. Akan tetapi, karakter jumlah cabang
27
produktif berkorelasi nyata dengan arah negatif dengan kadar minyak (r = -0.524*), lebar daun (r = -0.542*), hal ini mengindikasikan bahwa
penambahan jumlah cabang dan penambahan lebar daun tidak meningkatkan nilai kadar lemaknya, sedangkan panjang buah ( r = 0.540*) berkorelasi positif dengan kadar minyak. Dari hasil penelitian ini, karakter-karakter yang dapat dipilih untuk perbaikan bobot total biji kering antara lain jumlah buah dan jumlah biji total per tandan. Untuk karakter kadar minyak, tidak dapat diduga dari pengamatan karakter di lapang, karena berhubungan dengan hasil analisis laboratorium.
Menurut Mattjik dan Sumertajaya (2006), koefisien korelasi adalah koefisien yang menggambarkan tingkat keeratan hubungan liniear antara dua peubah atau lebih. Besaran dari koefisien korelasi tidak menggambarkan hubungan sebab akibat antara dua peubah atau lebih tatapi semata-mata menggambarkan keterkaitan linier antar peubah. Koefisien korelasi (r) nilainya berkisar antara -1 dan 1 (-1≤r≤1). Nilai r yang semakin mendekati -1 atau 1 menunjukkan semakin erat hubungan linier antara kedua peubah tersebut sedangkan nilai r yang mendekati nol menggambarkan hubungan kedua peubah tersebut tidak linier.
Seleksi Genotipe Tetua Berdasarkan Kadar Minyak dan Bobot Total Biji Kering Menggunakan Analisis Komponen Utama (Principle Component Analysis)
Untuk mempelajari kemiripan enam belas genotipe yang diuji, seluruh karakter yang diamati direduksi menggunakan analisis komponen utama (AKU). Tujuan dari AKU adalah mengelompokkan genotipe yang diamati dengan cara mereduksi peubah pengamatan yang cukup banyak menjadi beberapa komponen utama yang berdimensi lebih kecil dan saling bebas (Mattjik dan Sumertajaya 2011). Hasil analisis biplot antara enam belas genotipe dengan karakter pengamatan tersaji pada Gambar 6.
Gambar 6 Analisis biplot enam belas genotipe jarak pagar terhadap sembilan belas karakter pengamatan: (1) IND, (2) PDI, (3) JGY, (4) CRP, (5) KMR, (6) MDN, (7) LMP, (8) CRPxMDN, (9) LMPxPDI, (10) PDIxMDN, (11) PDIxLMP, (12) CRPxPDI, (13) KMRxKMR, (14) PLGxPLG, (15) LMPxLMP, (16) INDxIND
28
Panjang vektor peubah sebanding dengan keragaman peubah tersebut. Semakin panjang vektor suatu peubah maka keragaman peubah tersebut semakin tinggi (Mattjik dan Sumertajaya 2011). Pada penelitian ini terlihat vektor JCP (jumlah cabang produktif) memiliki panjang vektor yang lebih pendek artinya vektor JCP memiliki keragaman yang kecil.
Nilai cosinus sudut antara 2 vektor peubah menggambarkan korelasi kedua peubah. Semakin sempit sudut yang dibuat antara 2 peubah maka semakin positif tinggi korelasinya. Jika sudut yang dibuat tegak lurus maka korelasi keduanya rendah sedangkan jika sudutnya tumpul atau berlawanan arah maka korelasinya negatif (Mattjik dan Sumertajaya 2011).
Pada gambar diatas sudut antara 2 vektor, yaitu antara vektor BBU (Bobot buah) dengan vektor DBU (diameter buah), dan vektor TDBU (tebal daging buah) dengan vektor DBT (diameter batang) memiliki sudut yang sangat sempit, sehingga memiliki korelasi positif yang tinggi. Sedangkan sudut antara vektor DBU (diameter buah) dengan vektor DBT (diameter batang) memiliki sudut yang tumpul atau berlawanan arah, maka memiliki korelasi yang negatif.
Posisi obyek yang searah dengan suatu vektor peubah diinterpretasikan sebagai besarnya nilai peubah untuk obyek yang searah dengannya. Semakin dekat letak obyek dengan arah yang ditunjuk oleh suatu peubah maka semakin tinggi peubah tersebut (Mattjik dan Sumertajaya 2011). Sedangkan jika arahnya berlawanan maka nilainya rendah. Genotipe 6 (MDN), 7 (LMP), 12 (CRP x PDI) dan 15 (LMP x PDI) memiliki karakter TT (tinggi tanaman), DBT (diameter batang) dan KL (kadar lemak) lebih kuat / besar dari pada genotipe lainnya.
Kedekatan letak atau posisi 2 buah obyek diinterpretasikan sebagai kemiripan sifat 2 obyek. Semakin dekat letak 2 buah obyek, maka sifat yang ditunjukkan oleh nilai-nilai peubahnya semakin mirip (Mattjik dan Sumertajaya 2011). Berdasarkan posisi dua buah obyek genotife 6 (MDN), 7 (LMP), 12 (CRPxPDI), dan 15 (LMPxPDI) dianggap memiliki kemiripan sifat-sifat obyek dan semua genotipe selainnya juga menjadi satu kelompok dengan kemiripan yang berbeda.
Karakter bobot biji kering dan kadar minyak adalah dua karakter penting dalam pemuliaan jarak pagar. Hasil analisis biplot dua karakter (kadar minyak dan bobot biji kering) disajikan pada Gambar 7.
50.0 47.5 45.0 42.5 40.0 37.5 35.0 20.0 17.5 15.0 12.5 10.0 7.5 5.0 Kadar Minyak B o b o t B ij i K e ri n g INDXIND LMPXLMP PLGXPLG KMRXKMR CRPXPDI PDIXLMP PDIXMDN LMPXPDI CRPXMDN LMP MDN KMR CRP JGY PDI IND
Gambar 7 Analisis biplot enam belas genotipe jarak pagar terhadap dua karakter (kadar minyak dan bobot biji kering)
I
IV III
29
Berdasarkan analisis biplot terhadap dua karakter pengamatan (kadar minyak dan bobot biji kering), maka ke enam belas genotipe jarak pagar dikelompokkan menjadi empat grup yaitu: (1) memiliki bobot biji kering tinggi dan kadar minyak rendah (PLGxPLG, CRPxMDN, CRP, PDIxLMP, INDxIND), (2) memiliki bobot biji kering tinggi dan kadar minyak tinggi (LMP, CRPxPDI), (3) memiliki bobot biji kering rendah dan kadar minyak rendah (IND, KMRxKMR, KMR, PDI, LMPxPDI) dan (4) memiliki bobot biji kering rendah dan kadar minyak tinggi (MDN, JGY, PDIxMDN, LMPxLMP). Berdasarkan pengelompokan genotipe tersebut, maka genotipe LMP dan CRPxPDI dapat direkomendasikan sebagai genotipe terpilih untuk diteliti lebih lanjut.
Tahap 2 Analisis Kemiripan Genotipe Tetua dan F1 Berdasarkan Penanda