Karakter Morfologis dan Sifat Agronomis Tanaman Generasi M0
Generasi M0 berasal langsung dari biji yang sudah diradiasi. Pengamatan tinggi tanaman pada generasi M0 memperlihatkan pola pertumbuhan yang tidak berbeda antar perlakuan pada masing-masing varietas (Gambar 2). Pada varietas IR64 dengan dosis radiasi 0, 0.2 dan 0.3 kGy pertambahan tinggi tanaman cukup tinggi mulai minggu ke 2 sampai minggu ke 6 pengamatan. Pada minggu ke 6 masih ada pertambahan tinggi tanaman tetapi sangat rendah dan mulai minggu ke 7 tidak mengalamai pertambahan tinggi tanaman. Hal ini terjadi karena mulai minggu ke 5 pengamatan, tanaman sudah mulai keluar bunga (malai). Pada saat itu sudah terjadi perubahan dari fase vegetatif ke fase generatif, sehingga hasil fotosintesis lebih banyak didistribusikan pada bagian bunga dan pengisian malai daripada untuk pertambahan tinggi tanaman. Pada varietas HB dengan dosis radiasi 0, 0.2 dan 0.3 kGy, pertambahan tinggi tanaman masih terjadi sampai minggu ke 8 pengamatan, tetapi tidak bertambah mulai minggu ke 9, karena tanaman mulai muncul bunga pada minggu ke 7 pengamatan.
Gambar 2 Grafik pertumbuhan tinggi tanaman varietas IR64 (A) dan HB (B) pada dosis radiasi 0, 0.2 dan 0.3 kGy pada generasi M0.
0 20 40 60 80 100 0 2 4 6 8 10 12
Minggu Setelah Tanam (MST)
T in g g i T a na m a n ( cm ) 0 40 80 120 160 200 0 2 4 6 8 10 12
Minggu Setelah Tanam (MST)
0 0.2 0.3
Pada pengamatan sifat agronomis diperoleh data yang menunjukan bahwa dosis radiasi menyebabkan perbedaan yang nyata pada sebagian besar sifat agronomis dari tanaman M0 dengan tanaman asalnya. Data tentang peubah agronomis tertera pada Tabel 1.
Tabel 1 Rataan respon agronomis pada tanaman padi generasi M0 terhadap radiasi sinar gamma
Parameter Perlakuan JAP (tnm) PM (cm) BI/R (biji) B BI/R (g) BH/R (%) UB (hss) UP (hss) V1R0 12.3 c 22.1 b 981.6 a 22.2 a 10.6 b 70.3 a 117.0 b V1R1 20.6 a 19.9 a 464.7 c 10.7 cd 62.2 a 75.0 b 132.9 c V1R2 18.2 a 20.1 a 455.5 c 10.5 cd 62.3 a 75.3 b 134.4 c V2R0 4.0 b 30.7 c 421.6 c 12.5 d 30.5 c 93.4 d 143.1 d V2R1 5.0 b 31.8 c 259.3 b 7.8 bc 62.6 a 89.5 c 143.1 d V2R2 5.2 b 31.3 c 233.0 b 7.1 b 64.9 a 88.5 c 146.2 a
Ket. (V1 = IR64, V2 = HB, R0 = 0 kGy / kontrol, R1 = 0.2 kGy, R2 – 0.3 kGy. JAP = jumlah anakan produktif, PM = panjang malai, BI/R = jumlah biji isi per rumpun, %BH/R = prosentase biji hampa per rumpun, B BI/R = bobot biji isi per rumpun, UB = umur berbunga, UP = umur panen, tnm = tanaman, hss = hari setelah semai). Angka-angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada kolom yang sama tidak berbeda nyata dengan uji Duncan pada taraf kepercayaan 95%.
Data pada Tabel 1 menunjukkan bahwa pada varietas IR64 radiasi sinar gamma menurunkan nilai peubah yang diamati (JAP, PM, BI/R dan B BI/R ), tetapi meningkatkan nilai peubah yang lain (%BH/R, UB dan UP). Respon yang berbeda dijumpai pada varietas HB dimana radiasi sinar gamma tidak menurunkan peubah JAP, PM dan %BH/R, tetapi menurunkan nilai peubah yang lainnya (BI/R, B BI/R, UB dan UP). Hasil analisis data juga menunjukkan bahwa peningkatan dosis radiasi dari 0.2 sampai 0.3 kGy tidak menyebabkan perbedaan yang nyata pada semua peubah agronomis yang diamati pada kedua varietas.
Daya Kecambah Generasi M1
Sebelum pengamatan karakter RRG biji generasi M1 dihitung daya kecambahnya. Dari 100 biji untuk tiap kombinasi perlakuan diperoleh daya tumbuh kecambah tertera pada Gambar 3 berikut ini.
Gambar 3 Daya kecambah biji padi IR64 (A) dan HB (B)pada dosis radiasi 0, 0.2 dan 0.3 kGy pada generasi M1.
Dari Gambar 3 dapat diketahui bahwa pada kedua varietas yang menerima radiasi dengan dosis 0 (tanpa radiasi) daya kecambah padi tumbuh 100 persen, tetapi kemudian daya kecambah tersebut menurun pada dosis 0.2 kGy dan dosis 0.3 kGy. Hal ini mungkin disebabkan pada dosis radiasi yang semakin tinggi kerusakan genetik yang ditimbulkan semakin besar (Ratma 1988).
Penapisan Tanaman Generasi M1 Berdasarkan Karakter RRG.
Root regrowth (RRG) adalah kemampuan akar untuk tumbuh kembali
setelah diberi cekaman Al (Miftahudin et al. 2005). Dengan menggunakan kultur hara pada biji yang berasal dari hasil panen tanaman M0, diperoleh beberapa biji padi IR64 maupun Hawara Bunar yang mempunyai kemampuan berbeda dengan tipe liarnya dalam memulihkan kembali (recovery) pertumbuhan akarnya setelah mengalami cekaman Al selama 72 jam. Biji-biji yang memiliki nilai RRG berbeda dengan tipe liarnya dikelompokan ke dalam tipe mutan.
Hasil analisis RRG menunjukan pada IR64 yang diradiasi dengan dosis 0.2 kGy tidak ada yang mengalami mutasi, sedangkan dosis radiasi 0.3 kGy ditemukan 96 (1.92%) biji mutan yang ditandai dengan nilai RRG sama seperti tanaman yang toleran terhadap Al. Pada varietas HB, dosis radiasi 0.2 kGy menyebabkan 87 (1.74%) biji mengalami mutasi. Biji mutan ini meningkat jumlahnya pada dosis radiasi 0.3 kGy yaitu sebanyak 142 (2.78%) (Tabel 2, Gambar 4). 80 85 90 95 100 1 2 3
Dosis Radiasi (kGy)
P r o se n ta se (% ) 80 85 90 95 100 1 2 3
Dosis Radiasi (kGy)
Pr o se n ta se ( % ) 0 0.2 0.3 0 0.2 0.3 20
Semua mutan pada varietas HB memiliki sifat sama dengan IR64 yang merupakan galur sensitif terhadap Al, yaitu tidak mampu menumbuhkan kembali akar setelah mengalami cekaman Al selama 72 jam.
Mutan yang diperoleh prosentasenya cukup kecil (<5%), karena mutagen yang digunakan belum tentu mengenai sasaran yang diinginkan. Seperti yang dilaporkan oleh Harsanti & Ishak (1999), perlakuan radiasi sinar gamma pada tanaman padi mengakibatkan beberapa gen dapat termutasi dalam waktu bersamaan, karena mutagen yang diperlakukan pada jaringan atau sel akan mengenai sasaran secara random. Hasil analisis RRG tertera pada Tabel 2 sedangkan penampilan akar mutan disajikan pada Gambar 4.
Tabel 2 Jumlah biji yang ditapis, jumlah dan prosentase biji mutan serta rata-rata nilai RRG mutan. Rata-rata Nilai RRG Mutan Varietas Dosis Radiasi (kGy) Jumlah
Biji Jumlah Mutan Prosentase Mutan
(%) (cm) IR64 0 500 0 0.00 0.00 IR64 0.2 4779 0 0.00 0.00 IR64 0.3 4605 96 1.92 2.54 HB 0 500 0 0.00 0.00 HB 0.2 4637 87 1.74 2.04 HB 0.3 4412 142 2.78 1.90
Gambar 4 Akar padi varietas IR64 (A) dan HB (B) dari biji yang telah diradiasi dengan sinar gamma dan cekaman Al 15 ppm selama 72 jam (0 = tanpa radiasi; 0.2 = radiasi 0.2 kGy; 0.3 = radiasi 0.3 kGy)
0 0.2 0 0.2 0.3
A B
0.3
Karakter Morfologis dan Sifat Agronomis Tanaman M1
Tanaman M1 adalah tanaman mutan yang berasal dari biji hasil penapisan di laboratorium. Parameter morfologis dan agronomis diamati sama seperti pada tanaman M0. Pola pertumbuhan yang dicerminkan oleh pertumbuhan tinggi tanaman M1 disajikan pada Gambar 5. Pola pertambahan tinggi tanaman pada varietas IR64 mulai berhenti pada minggu ke-7 pengamatan, tetapi pada varietas HB pertambahan tinggi tanaman mulai berhenti pada minggu ke-9 pengamatan. Secara umum pola pertambahan tinggi tanaman populasi generasi M1 sama dengan populasi generasi M0.
Gambar 5 Grafik pertumbuhan tinggi tanaman varietas IR64 (A) dan HB (B) pada dosis radiasi 0, 0.2 dan 0.3 kGy pada generasi M1.
Mutan yang Berpotensi untuk Dikembangkan pada Generasi Berikut.
Tanaman padi mutan yang berpotensi untuk dikembangkan pada generasi selanjutnya diharapkan memiliki karakter morfologis dan agronomis yang sama atau lebih baik dari tanaman asalnya. Laporan hasil penelitian Herison et al. (2008) menyebutkan bahwa peluang terjadinya mutasi lebih besar pada generasi keturunan menyerbuk sendiri dari biji yang diradiasi, yaitu pada generasi M1 atau M2. Pada generasi tersebut sudah terjadi segregasi pada lokus-lokus yang mengalami mutasi sehingga peluang munculnya karakter baru akan semakin besar.
Proses seleksi mutan yang berpotensi menggunakan parameter nilai RRG dan sifat agronomi pada masing-masing nomor tanaman. Nilai RRG untuk
0 20 40 60 80 100 0 2 4 6 8 10 12
Minggu Setelah Tanam (MST)
Ti n g g i Ta n a m a n ( cm ) 0 40 80 120 160 200 0 2 4 6 8 10 12
Minggu Setelah Tanam (MST)
0 0.2 0.3
varietas IR64 dicari yang semakin besar (semakin toleran), dan untuk varietas HB dicari yang semakin kecil (semakin sensitif). Selanjutnya untuk peubah sifat agronomi dicari yang memiliki nilai sama dengan atau bahkan lebih baik dari tanaman asalnya. Kedua peubah tersebut pada masing-masing nomor rumpun dibandingkan dengan rata-rata tanaman asalnya pada generasi yang sama, sehingga pada akhirnya diperoleh prosentase peningkatan atau penurunan parameter sifat agronomi yang dapat membedakan antara tanaman mutan berpotensi dengan yang kurang berpotensi.
Berdasarkan kedua peubah tersebut diperoleh tanaman mutan berpotensi untuk dikembangkan pada generasi selanjuynya. Pada varietas IR64 dengan dosis radiasi 0.3 kGy ditemukan sebanyak 27 nomor atau 28.13% dari 96 tanaman mutan, sedangkan pada varietas HB dengan dosis radiasi 0.2 dan 0.3 kGy berturut-turut ditemukan 21 nomor atau 24.14% dari 87 tanaman mutan dan 41
nomor atau 28.87% dari 142 tanaman mutan. Karakter penting yang menggambarkan perbaikan agronomi padi antara
lain : peningkatan jumlah anakan produktif, panjang malai, biji isi per malai, biji isi per rumpun, dan bobot biji isi per rumpun. Selain itu juga penurunan jumlah biji hampa per malai dan biji hampa per rumpun (Gambar 6). Pada varietas Hawara Bunar juga termasuk penurunan umur panen. Usaha perbaikan varietas padi gogo antara lain ditujukan untuk mendapatkan padi genjah dan meningkatkan potensi hasil, ketahanan terhadap kendala utama seperti penyakit blas (Pyricularia
orizae L.), kemampuan adaptasi teradap lahan bermasalah dan kualitas biji disukai
oleh masyarakat (Mugiono & Rustandi 1991; Soejono 2003).
Data pada Gambar 6 merupakan nilai rata-rata parameter agronomis hasil proses seleksi tanaman padi mutan yang berpotensi pada generasi M1, setelah masing–masing rumpun dibandingkan dengan tanaman asalnya. Perbaikan agronomi pada tanaman M1 merupakan aspek positif dari mutasi padi yang diradiasi. Peningkatan anakan produktif dan peningkatan panjang malai merupakan faktor yang dapat meningkatkan jumlah bulir padi per malai dan per rumpun.
Gambar 6 Prosentase peningkatan dan penurunan peubah agronomi hasil seleksi pada padi mutan potensi generasi M1 dibandingkan dengan tanaman asalnya pada generasi yang sama (A = anakan produktif; B = panjang malai; C = biji isi per malai; D = biji isi per rumpun; E = berat biji isi per rumpun; F = biji hampa per malai; G = biji hampa per rumpun). Disamping itu juga terjadi penurunan jumlah biji hampa per malai yang menyebabkan penurunan pula pada jumlah biji hampa per rumpun, sehingga terjadi peningkatan jumlah biji isi per malai dan jumlah biji isi per rumpun, yang juga menyebabkan peningkatan bobot biji isi per rumpun(Sutaryo et al. 2005).
Tanaman mutan yang berpotensi dari varietas IR64 dapat dijadikan varietas harapan yang nantinya dapat diaplikasikan di lahan masam dengan kandungan Al tinggi. Sebelum varietas tersebut dibudidayakan pada tanah asam, maka harus dilakukan uji tentang toleransi kekeringan terlebih dahulu, karena tanah asam merupakan bagian dari lahan kering dengan kandungan air yang cukup rendah. Hasil penelitian Suardi (2002) melaporkan bahwa hasil persilangan IR64 x Cabacu dan IR64 x IRAT112, memiliki daya tembus akar (DTA) yang cukup baik. Perakaran padi yang vigor baik secara mendatar maupun masuk ke dalam tanah (vertikal) dengan daya tembus yang tinggi diharapkan mampu meningkatkan hasil gabah, karena cekaman air berkurang.
Varietas IR64 mutan yang berpotensi diharapkan selain produktivitasnya tinggi, juga memiliki sifat toleran Al dan toleran terhadap kekeringan. Bila hal ini tercapai maka dapat meningkatkan produksi beras nasional, karena varietas IR64
-60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 140 Pr o se n ta se ( % ) IR64 0.3 HB 0.2 HB 0.3 A B C D E F G 24
tidak hanya ditanam di sawah tapi juga dapat beradaptasi di tanah asam yang masih tersedia luas di luar Pulau Jawa. Pada sisi lain mutan yang berpotensi dari varietas HB dapat dijadikan sumber untuk isolasi gen toleransi terhadap Al. Selain itu terbentuknya isoline dari varietas HB dapat digunakan untuk mempelajari gen dan pola pewarisan sifat toleran terhadap Al.
Untuk mengetahui konsistensi sifat toleransi Al pada mutan-mutan varietas IR64 dan HB perlu dilakukan penanaman pada generasi selanjutnya, karena galur mutan mulai akan homogen pada generasi ke-4 dan ke-5 (Harsanti & Ishak 1999). Diharapkan sifat-sifat unggul dari tanaman asalnya tetap terekspresi ditambah dengan munculnya karakter-karakter baru yang bermanfaat.