Hasil analisis korelasi antara tingkat kemiripan 20 galur jagung manis menggunakan marka SSRs dan morfologi menghasilkan dendrogram seperti pada Gambar 7. Pengelompokan ditetapkan pada koefiesien kemiripan 0,49. Matriks kemiripan genetik pada lampiran 4. Terdapat empat kelompok utama dengan kode pedigree sama. Klaster I terdiri 11 galur yang didominasi oleh galur jagung manis Mr4. Klaster II terdiri dari dua galur jagung manis Mr11. Klaster III terdiri dari satu galur jagung manis Mr12 yaitu Mr12/SC/BC4-1-1B. Klaster IV terdiri dari enam galur jagung manis Mr12. Tingkat keakuratan pengelompokan cukup tinggi, ditunjukkan dengan nilai koefisien korelasi kofenetik (r) sebesar 0,88 yang tergolong good fit untuk kelompok galur jagung manis yang ditangani. Hasil berbeda diperoleh Makkulawu (2010), yang melaporkan nilai korelasi yang lemah antara karakter morfologi dan pola pita DNA pada 10 genotipe jagung pulut dengan nilai r sebesar 0,071. koefisien kemiripan 0.42 0.58 0.74 0.89 1.05 MR4/SC/BC4-4-1B MR4/SC/BC4-2-1B MR4/SC/BC4-8-2B MR4/SC/BC4-6-1B MR4/SC/BC4-7-1B MR4/SC/BC4-6-2B MR4/SC/BC4-5-1B MR4/SC/BC4-8-1B MR12/SC/BC4-5-3 MR12/SC/BC4-5-1 MR12/SC/BC3-1-1 MR4/SC/BC4-2-2B MR4/SC/BC4-8-3B MR12/SC/BC4-5-2 MR4/SC/BC4-2-3B MR11/SC/BC4-3-1 MR11/SC/BC4-1-1 MR12/SC/BC4-6-1 MR12/SC/BC4-6-2 MR12/SC/BC4-1-1 II I III IV V Mr12/SC/BC4-5-1B Mr12/SC/BC4-5-3B Mr12/SC/BC3-1-1B Mr12/SC/BC4-5-2B Mr12/SC/BC4-6-1B Mr12/SC/BC4-6-2B Mr12/SC/BC4-1-1B Mr4/SC/BC4-1-1B Mr4/SC/BC4-2-1B Mr4/SC/BC4-8-2B Mr4/SC/BC4-6-1B Mr4/SC/BC4-7-1B Mr4/SC/BC4-6-2B Mr4/SC/BC4-5-1B Mr4/SC/BC4-8-1B Mr4/SC/BC4-2-2B Mr4/SC/BC4-8-3B Mr4/SC/BC4-2-3B Mr11/SC/BC4-3-1B Mr11/SC/BC4-1-1B
41
Nilai rata-rata koefisien kemiripan genetik 20 galur berdasarkan marka SSRs dan data morfologi adalah 0,21 – 0,82 atau pada jarak genetik 0,18 - 0,79. Ranatunga et.al. (2009) memperoleh nilai rata-rata kemiripan genetik sebesar 0,22-0,78 pada penelitian analisis korelasi antara data morfologi dan marka SSRs menggunakan 43 genotipe jagung.
Gambar 7 Dendogram 20 galur jagung manis menggunakan gabungan data genetik dan morfologi berdasarkan koefisien kemiripan Jaccard
Dalam penelitian ini karakter morfologi yang diamati mempunyai heritabilitas yang tinggi sehingga karakter tersebut mempunyai daya waris yang tinggi. Menurut Tatineni et al. (1996) dikutip Kartikaningrum (2002) nilai korelasi yang tinggi diperoleh jika penanda morfologi yang digunakan merupakan karakter yang mempunyai daya waris yang tinggi dan stabil. Selain itu genom yang terwakili oleh masing-masing penanda dalam mengungkap polimorfisme diperoleh hasil yang sebagian besar sama. Namun demikian, walaupun morfologi yang diamati memiliki nilai heritabilitas yang tinggi dan stabil, apabila genom yang terungkap diperoleh polimorfisme yang berbeda, tidak akan diperoleh pengelompokan yang selaras.
Koefisien kemiripan 0.33 0.42 0.51 0.60 0.69 0.78 0.87 Mr4/SC/BC4-2-1B Mr4/SC/BC4-2-2B Mr4/SC/BC4-2-3B Mr4/SC/BC4-6-1B Mr4/SC/BC4-4-1B Mr4/SC/BC4-5-1B Mr4/SC/BC4-8-2B Mr4/SC/BC4-8-3B Mr4/SC/BC4-8-1B Mr4/SC/BC4-7-1B Mr4/SC/BC4-6-2B Mr11/SC/BC4-1-1 Mr11/SC/BC4-3-1 Mr12/SC/BC4-1-1 Mr12/SC/BC4-5-1 Mr12/SC/BC4-5-2 Mr12/SC/BC4-5-3 Mr12/SC/BC3-1-1 Mr12/SC/BC4-6-1 Mr12/SC/BC4-6-2 I II III IV Mr12/SC/BC4-5-3B Mr12/SC/BC4-5-2B Mr12/SC/BC4-5-1B Mr12/SC/BC3-3-1B Mr12/SC/BC4-1-1B Mr12/SC/BC4-6-1B Mr12/SC/BC4-6-2B Mr11/SC/BC4-3-1B Mr11/SC/BC4-1-1B Mr4/SC/BC4-2-1B Mr4/SC/BC4-2-2B Mr4/SC/BC4-2-3B Mr4/SC/BC4-6-1B Mr4/SC/BC4-4-1B Mr4/SC/BC4-5-1B Mr4/SC/BC4-8-2B Mr4/SC/BC4-8-3B Mr4/SC/BC4-8-1B Mr4/SC/BC4-7-1B Mr4/SC/BC4-6-2B
42
Pada pengelompokan 39 galur dan 20 galur berdasarkan marka SSRs, diperoleh 3 klaster. Ke tiga klaster terdiri dari pedigree yang sama, hanya susunan
pedigree dalam klaster yang berbeda. Klaster I terdiri dari galur dengan pedigree jagung manis Mr4, klaster II terdiri dari galur dengan pedigree jagung manis Mr11, dan klaster III terdiri galur dengan pedigree jagung manis Mr12. Dengan demikian dapat dipilih galur-galur pada setiap klaster untuk dijadikan tetua persilangan dalam membentuk varietas hibrida.
Tingkat pengelompokan antara marka SSRs dengan gabungan marka SSRs dan karakter morfologi memiliki jumlah klaster utama yang sama dengan kode pedigree yang sama, tetapi kode pedigree dalam klaster berbeda. Misalnya klaster I pada pengelompokan data genotipe, galur Mr4/SC/BC4-8-2B mempunyai jarak genetik yang kecil dengan galur Mr4/SC/BC4-8-3B. Sedangkan klaster I pada pengelompokan berdasarkan gabungan antara data genotipe dengan data fenotipe, galur Mr4/SC/BC4-2-1B mempunyai jarak genetik yang kecil dengan galur Mr4/SC/BC4-6-1-B.
KESIMPULAN
1. Nilai jarak genetik 39 galur jagung manis berdasarkan marka SSRs berkisar 0,18 sampai 0,78 mengindikasikan bahwa variabilitas galur jagung manis yang dikarakterisasi tergolong cukup luas sehingga dapat digunakan sebagai dasar untuk menyeleksi tetua hibrida.
2. Pengelompokan galur berdasarkan marka SSRs dan pengelompokan berdasarkan kemiripan morfologi memiliki nilai korelasi yang kuat.
3. Nilai koefisien korelasi kofenetik (r) berdasarkan karakter morfologi sebesar 0,78 tergolong lemah untuk kelompok galur jagung manis yang ditangani
4. Galur yang dapat direkomendasikan untuk dipasangkan dengan galur lainnya adalah Mr4/SC/BC4-2-1B, Mr4/SC/BC4-6-1B, Mr11/SC/BC4-2-1B, Mr11/Sc/BC4-4-1B, Mr12/SC/BC4-6-1B, dan Mr12/SC/BC3-3-1B.
43 BAB. IV
Evaluasi Daya Gabung Umum Galur-galur Jagung Manis
(Zea mays L. var. saccharata) Menggunakan Silang Puncak.
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui nilai daya gabung umum galur-galur jagung manis (Zea mays L. var. saccharata) untuk karakter hasil dan ketahanan terhadap penyakit bulai (downy mildew) dalam rangka perakitan varietas hibrida. Percobaan dilaksanakan di Kebun Percobaan Maros, Balai Penelitian Tanaman Serealia yang berlangsung pada periode bulan September – November 2009. Rancangan yang digunakan adalah Rancangan Kelompok Lengkap Teracak, tiga ulangan, setiap genotipe ditanam dua baris. Dari 45 galur yang diuji terpilih enam galur yang mempunyai hasil tongkol segar per petak dan nilai DGU tertinggi yaitu galur Mr4/SC/BC4-2-1B (9213 g dan 2037,67); Mr4/SC/BC4-6-1B (8636 g dan 1957,67); Mr11/SC/BC4-2-1B (7455 g dan 280,00); Mr11/SC/BC4-4-1B (8024 g dan 849,00 ); Mr12/SC/BC4-6-1B (9133 g dan 1957,67), dan Mr12/SC/BC3-3-1B (8580 g dan 1405,00). Semua genotipe jagung manis yang diuji memiliki ketahanan terhadap penyakit bulai dengan presentase serangan 0,0 – 7,1%. Galur-galur yang bernilai DGU tinggi diharapkan mempunyai kemampuan berdaya gabung umum baik untuk menghasilkan genotipe yang mempunyai daya hasil tinggi dan tahan penyakit bulai. Kata Kunci : silang puncak, daya gabung umum, penyakit bulai
44
General Combining Ability Evaluation of Sweet Corn
(Zea mays L.var. sachharata) Lines Through Top Cross
ABSTRACT
The aim of second research was to study general combining ability of sweet corn lines for yield and resistant to downy mildew for hybrid varieties improvement. The experiment was conducted from September – November 2009 using a Randomized Complete Block Design with three replications, each genotype was planted two rows, at Indonesian Cereal Research Institute (ICERI) experimental station, Maros, South Sulawesi. Six of 45 lines having high fresh ear yield per plot and best general combining ability, such as Mr4/SC/BC4-2-1B (9213 g and 2037.67); Mr4/SC/BC4-6-1B (8636 g and 1957.67); Mr11/SC/BC4-2-Mr4/SC/BC4-6-1B (7455 g and 280.00); Mr11/SC/BC4-4-1B (8024 g and 849.00); Mr12/SC/BC4-6-Mr11/SC/BC4-4-1B (9133 g and 1957.67), and Mr12/SC/BC3-3-1B (8580 g and 1405.00). All of testing lines have resistance to downy mildew with severity about 0.0 to 7.1%. The lines having high GCA value would be good combiner to other lines to develop high yielding hybrid sweet corn and resistant to downy mildew.
45
PENDAHULUAN
Persilangan merupakan salah satu upaya untuk meningkatkan variabilitas genetik dan memperoleh genotipe baru yang lebih unggul. Suatu galur sebelum dijadikan tetua dalam persilangan untuk menghasilkan varietas, perlu diketahui daya gabungnya. Daya gabung merupakan suatu ukuran kemampuan suatu genotipe tanaman dalam persilangan untuk menghasilkan tanaman unggul. Daya gabung yang diperoleh dari suatu persilangan antar kedua tetua dapat memberikan informasi tentang kombinasi-kombinasi persilangan yang dapat memberikan turunan yang mempunyai potensi hasil tertinggi.
Salah satu tipe persilangan yang dilakukan untuk mengetahui daya gabung suatu galur adalah top cross (persilangan puncak). Jika daya gabung khususnya yang akan diketahui maka galur tersebut disilangkan dengan tetua penguji yang komposisi genetiknya homosigot (galur), jika daya gabung umumnya yang akan diketahui maka disilangkan dengan tetua penguji yang komposisi genetiknya heterosigot atau variabilitas genetiknya luas.
Efek daya gabung umum merupakan suatu indikator nilai relatif dari suatu populasi dalam kaitannya dengan frekwensi gen yang favourable. Daya gabung umum merupakan simpangan dari nilai rata-rata seluruh persilangan, sehingga nilai daya gabung umum dapat positif atau negatif. Jadi, nilai daya gabung umum merupakan angka yang relatif terhadap nilai daya gabung umum yang lain. Daya gabung umum yang besar menunjukkan tetua/galur yang bersangkutan mempunyai kemampuan bergabung dengan baik, sedangkan nilai daya gabung umum yang rendah menunjukkan bahwa tetua tersebut mempunyai kemampuan bergabung yang kurang baik daripada tetua yang lain. Nilai positif atau negatif dari daya gabung umum tergantung pada karakter yang diamati dan bagaimana cara menilainya.
Evaluasi daya gabung merupakan salah satu cara menilai kemampuan inbrida berdasarkan daya hasil silang puncaknya dengan genotipe penguji (Walter 1987). Efek daya gabung umum telah dipelajari pada jagung (San-Vicente et al. 1998; Konak et al. 1999; Chaudhary et al. 2000; Araujo et al. 2001; Susanto et al. 2001; Kalla et al. 2001, Ruswandi 2005), namun belum banyak pada jagung manis.
46
Jagung manis sangat rentan terhadap penyakit bulai (downy mildew). Penyakit ini disebabkan oleh jamur Peronosclerospora maydis yang menyerang daun jagung, dan dapat menimbulkan kehilangan hasil sampai 40% (Shurtleff 1980). Menurut Sudjadi (1992), penurunan hasil akibat penyakit bulai tergantung pada kepekaan varietas jagung, lokasi dan waktu tanam, serta faktor cuaca, terutama pengaruh suhu dan kelembaban udara terhadap infeksi, sporulasi, dan kerapatan populasi spora patogen yang dihasilkan. Salah satu komponen teknologi produksi jagung ialah benih varietas unggul. Tersedianya varietas unggul yang hasilnya tinggi dan stabil serta tahan terhadap hama dan penyakit utama memungkinkan petani dapat meningkatkan produksi jagung, sehingga pendapatan dan kesejahteraan mereka dapat meningkat sekaligus kelestarian swasembada pangan akan terjamin.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui nilai daya gabung umum galur-galur jagung manis (Zea mays L.var. saccharata) untuk karakter hasil dan ketahanan terhadap penyakit bulai (downy mildew) dalam rangka perakitan varietas hibrida.
BAHAN DAN METODE
Penelitian dilaksanakan di Kebun Percobaan Maros, Balai Penelitian Tanaman Serealia Maros yang berlangsung pada bulan September – November 2009.
Materi genetik yang digunakan adalah 45 galur jagung manis, yang digunakan sebagai tetua betina (Tabel 10 ). Galur-galur tersebut disilangkan dengan tetua penguji jagung manis varietas bersari bebas sebagai tetua jantan, yaitu varietas Manis Madu.
Galur-galur jagung manis ditanam masing-masing satu baris per genotipe menggunakan jarak tanam 0,75 x 0,20 m dengan panjang barisan 5 m. Setiap 4 baris genotipe ditanam satu baris tetua penguji. Benih sebelum ditanam diberikan perlakuan dengan metalaksil untuk mencegah penyakit bulai, saat tanam lubang tanam diberi karbofuran untuk mencegah serangan ulat bibit, penanaman dilakukan dengan menggunakan sistem tugal, pemupukan pertama diberikan saat tanaman berumur tujuh hari setelah tanam dengan takaran pemupukan 150 kg/ha Urea, 200 kg/ha SP36, dan 100 kg/ha KCL, dengan menugal disamping tanaman, pemupukan kedua diberikan saat tanaman berumur 30 hari setelah tanam dengan takaran pemupukan 150 kg/ha Urea.
47
Tabel 10 Materi genetik yang digunakan dalam persilangan top cross No Materi genetik No Materi genetik 1 Mr4/SC/BC4-1-1B 24 Mr11/SC/BC4-7-1B 2 Mr4/SC/BC4-2-1B 25 Mr11/SC/BC4-7-2B 3 Mr4/SC/BC4-2-2B 26 Mr11/SC/BC4-8-1B 4 Mr4/SC/BC4-2-3B 27 Mr11/SC/BC4-8-2B 5 Mr4/SC/BC4-3-1B 28 Mr12/SC/BC4-1-1B 6 Mr4/SC/BC4-4-1B 29 Mr12/SC/BC4-1-2B 7 Mr4/SC/BC4-5-1B 30 Mr12/SC/BC4-2-1B 8 Mr4/SC/BC4-6-1B 31 Mr12/SC/BC4-3-1B 9 Mr4/SC/BC4-6-2B 32 Mr12/SC/BC4-3-2B 10 Mr4/SC/BC4-6-3B 33 Mr12/SC/BC4-4-1B 11 Mr4/SC/BC4-7-1B 34 Mr12/SC/BC4-4-2B 12 Mr4/SC/BC4-8-1B 35 Mr12/SC/BC4-5-B 13 Mr4/SC/BC4-8-2B 36 Mr12/SC/BC4-5-2B 14 Mr4/SC/BC4-8-3B 37 Mr12/SC/BC4-5-3B 15 Mr4/SC/BC3-8-2B 38 Mr12/SC/BC4-6-1B 16 Mr11/SC/BC4-1-1B 39 Mr12/SC/BC4-6-2B 17 Mr11/SC/BC4-1-2B 40 Mr12/SC/BC4-7-1B 18 Mr11/SC/BC4-2-1B 41 Mr12/SC/BC4-8-2B 19 Mr11/SC/BC4-3-1B 42 Mr12/SC/BC3-1-1B 20 Mr11/SC/BC4-3-2B 43 Mr12/SC/BC3-1-2B 21 Mr11/SC/BC4-4-1B 44 Mr12/SC/BC3-3-1B 22 Mr11/SC/BC4-6-1B 45 Mr12/SC/BC3-3-2B 23 Mr11/SC/BC4-6-2B
Saat galur sebagai tetua betina mulai keluar malai (bunga jantan) maka dilakukan pencabutan bunga jantan (detasseling), dengan demikian hanya serbuk sari dari tetua penguji yang menyerbuki rambut bunga betina. Benih hasil persilangan puncak digunakan untuk evaluasi daya gabung umum karakter hasil dan ketahanan terhadap penyakit bulai.
I. Evaluasi daya gabung umum hasil silang puncak Pelaksanaan:
Rancangan yang digunakan adalah Rancangan Kelompok Lengkap Teracak, tiga ulangan, masing-masing genotipe ditanam dua baris. Galur-galur ditanam menggunakan tugal dengan jarak tanam 0,75 x 0,20 m, panjang barisan 5 m, benih
48
sebelum ditanam diberikan perlakuan dengan metalaksil untuk mencegah penyakit bulai (Perenosclerospora maydis). Pemupukan diberikan dua kali, pemupukan pertama diberikan saat tanaman berumur tujuh hari setelah tanam dengan takaran pupuk 150 kg/ha Urea, 200 kg/ha SP36, dan 100 kg/ha KCl, dengan cara menugal disamping tanaman, pemupukan kedua diberikan saat tanaman berumur 30 hari setelah tanam dengan takaran pemupukan 150 kg/ha Urea.
Penyiangan dilakukan 2–3 kali tergantung keadaan gulma dengan membersihkan gulma yang berada di sekitar tanaman. Pengendalian hama dan penyakit utama pada tanaman dilakukan untuk mengurangi penurunan hasil dengan menggunakan pestisida atau fungisida sesuai dengan dosis anjuran. Panen dilakukan pada saat tanaman berumur dua puluh hari setelah berbunga. Galur yang mempunyai nilai daya gabung umum yang baik akan dilanjutkan untuk materi persilangan diallel.
Pengamatan
Pengamatan dilakukan terhadap karakter hasil tongkol segar per petak (g), tinggi tanaman (cm), tinggi letak tongkol (cm), panjang tongkol (cm), jumlah baris biji per tongkol (baris) dan diameter tongkol (mm).
II. Evaluasi daya gabung umum untuk ketahanan terhadap penyakit bulai Pelaksanaan:
Galur-galur ditanam menggunakan tugal dengan jarak tanam 0,75 x 0,20 m, panjang barisan 2,5 m. Percobaan disusun mengikuti pola Rancangan Lengkap Teracak, 3 (tiga) ulangan. Pemberian pupuk sedikit berbeda dengan rekomendasi pemupukan yakni dengan menambahkan pupuk Urea lebih tinggi (penambahan dosis 50 kg.ha-1) dengan harapan akan mendapatkan serangan penyakit bulai yang cukup tinggi.
Skreening ketahanan terhadap penyakit bulai dilakukan dengan menanam baris penyebar (spreader rows) menggunakan kultivar rentan Pulut lokal yang ditanam lebih awal setiap minggu/baris. Baris penyebar disemprot dengan suspensi spora pada umur 7, 9, dan 11 hari setelah tanam (hst). Spora yang digunakan berasal dari
49
pertanaman petani yang terserang bulai atau dari sumber inokulum yang telah dipersiapkan sebelumnya. Baris penyebar menampakkan gejala serangan penyakit bulai pada umur tanaman 21 hari setelah tanam dengan persentase serangan diatas 85%, kemudian dilakukan penanaman genotipe yang akan diuji. Penanaman genotipe uji dilakukan pada plot percobaan yang telah disiapkan sebelumnya. Genotipe uji disemprot dengan suspensi spora pada umur 7, 9, dan 11 hst, penyemprotan suspensi spora tersebut dilakukan sekitar pukul 03.00 - 05.00 dini hari dengan suhu sekitar 21oC untuk menyakinkan efektivitas inokulum.
Pengamatan materi uji terhadap serangan penyakit bulai dilakukan dengan menghitung luas serangan penyakit bulai pada waktu tanaman berumur 22, 29 dan 36 hari setelah tanam (hst), dengan menghitung jumlah tanaman yang terserang kemudian dipersentasekan berdasarkan rasio jumlah tanaman terinfeksi atau terserang penyakit bulai dan jumlah total populasi per genotipe.
A
L = --- x 100 % A + B
Keterangan :
L = Luas serangan (%)
A = Jumlah tanaman terinfeksi
B = Jumlah tanaman yang tidak terinfeksi
Kriteria ketahanan terhadap penyakit bulai yang digunakan menurut Rao et al. (1984) yang disajikan pada Tabel 11. Kriteria ini juga digunakan oleh Sreeramasetty et al. (2001) dalam menentukan genotipe jagung yang terserang penyakit bulai.
Table 11 Kriteria ketahanan tanaman jagung terhadap terhadap penyakit bulai
Level Kriteria ketahanan
0% 1% - 10% 11% - 15% 16% - 30% 31% – 50% >50%. Immun Tahan Moderat tahan Moderat peka Peka Paling peka
50 Analisis Data
Analisis daya gabung dilaksanakan dua tahap, yaitu analisis ragam untuk mengetahui perbedaan respon antar genotipe, jika pada analisis ragam diperoleh respon genotipe yang berbeda nyata maka dilanjutkan analisis daya gabung. Analisis ragam menggunakan program IRRI-stat. Model statistiknya sebagai berikut:
Yijk = m + Tij + Rk + {(RT)ijk + eijk} dimana :
Yijk : genotipe i x j dalam ulangan ke k m : rata-rata umum
Tij : efek genotipe i x j Rk : efek ulangan ke k
RTijk : interaksi ulangan dengan perlakuan eijk : galat
Nilai daya gabung umum dihitung menurut rumus (Hallauer dan Miranda 1981) sebagai berikut :
Ci = Ti - T. Keterangan :
Ci = daya gabung umum
Ti = rata-rata pengamatan hibrida top cross ke-i (T1, T2, dan seterusnya) T. = rata-rata pengamatan semua hibrida top cross
HASIL DAN PEMBAHASAN