ABSTRAK
Keragaman genetik merupakan dasar utama untuk merakit varietas dalam kegiatan pemuliaan tanaman. Untuk merakit varietas gandum di agroekosistem tropis, perlu adanya upaya peningkatan keragaman genetik. Salah satu upaya peningkatan keragaman genetik melalui introduksi galur – galur yang adaptif untuk agroekosistem tropis. Selanjutnya galur – galur yang adaptif keragamannya lebih ditingkatkan melalui iradiasi sinar gamma. Penelitian ini bertujuan mengetahui respon beberapa galur terhadap iradiasi sinar gamma dan memperoleh informasi mengenai keragaman genetik dari galur yang diiradiasi sinar gamma. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dosis > 400 gy menyebabkan pertumbuhan kecambah mengalami cekaman dan menyebabkan kecambah tidak memiliki klorofil. Dosis 300 gy penelitian lapang menyebabkan kematian 50 % dari populasi tanaman yang di iradiasi. Iradiasi sinar gamma dengan dosis 300 gy tidak memperlihatkan pengaruh yang nyata terhadap semua karakter pada tanaman M1. Terdapat perubahan nilai tengah yang lebih baik karakter jumlah biji/malai dan jumlah spikelet hampa pada populasi M1Oasis dan M1Rabe.
Keragaman genetik nampak populasi generasi M2 dari semua galur yang
diiradiasi. Populasi M2 dari galur OASIS/SKAUZ//4*BCN, Kasifbey dan Dewata
merupakan populasi hasil iradiasi yang memiliki perubahan nilai tengah semua karakter paling banyak dibandingkan populasi M2 hasil iradiasi lainnya. Pengaruh
interaksi iradiasi dan cekaman suhu tinggi menyebabkan populasi keragaman genetik dari galur dan varietas pada generasi M2. Karakter yang memiliki
keragaman genetik sedang sampai luas adalah karakter umur panen, karakter jumlah floret hampa termasuk luas, kecuali pada populasi M2 turunan varietas
Selayar. Karakter yang memiliki keragaman genetik sedang hingga luas diikuti dengan nilai heritabilitas arti luas sedang hingga luas.
Kata Kunci : keragaman genetik, populasi M2 dan iradiasi sinar gamma ABSTRACT
Genetic variability is the main basis for assembling varieties in plant breeding activities. In order to assemble varieties of wheat in tropical agroecosystems needs the efforts to increase genetic variability. The one effort to increase the genetic variability is through introduction of adaptive strains to tropical agroecosystems. Furthermore, the variability of adaptive strains was enhanced through gamma ray irradiation. This research aims to study the response of some strains to gamma irradiation and to obtain the information on the genetic variability of irradiated strains. The results showed that High dose (> 400 gy) caused the seedling growth was under pressure and the sprouts did not have chlorophyll. Dose of 300 gy in the field research led to the death of 50% of the irradiated plant population. Gamma-ray irradiation at dose of 300 gy had no significant effect on all the characters in M1 plants. There was greater median alteration at the number of
seeds / spike and number of hollow spikelet in M1 population of Oasis and Rabe.
The genetic variability showed in the generation of M2 population of all irradiated
strains. M2 population of strains OASIS/SKAUZ//4*BCN, Kasifbey and Dewata
than the other irradiated M2 population result. Effect of irradiation and high-
temperature stress interaction led to variability on population of strains and varieties in M2 generation. The characters that have a moderate to high genetic
variability were harvesting time character, a number of empty floret had high variability, except in M2 population of derived Selayar varieties. The characters
that had a moderate to high genetic variability followed by moderate to high broadsense hertability values.
Keywords: Genetic variability, population M2 and gamma ray irradiation
PENDAHULUAN Latar Belakang
Gandum bukan tanaman asli Indonesia, sehingga pengembangan gandum di Indonesia terkendala dengan tidak adanya sumber plasma nutfah gandum diberbagai wilayah Indonesia sebagai sumber keragaman genetik. Untuk meningkatkan keragaman genetik gandum di Indonesia dilakukan introduksi galur-galur yang dianggap dapat beradaptasi baik di agroekosistem tropis Indonesia. Introduksi tanaman merupakan salah satu cara dalam meningkatkan keragaman genetik tanaman gandum dalam memdukung keberhasilan kegiatan pemuliaan tanaman. Khusus untuk tanaman gandum sumber genetik sebagai plasma nutfah baik yang berada di bank gen dan lokal di seluruh dunia diperkirakan mencapai 400.000 aksesi meskipun banyak aksesi telah banyak mengalami duplikasi (Poelhman dan Sleeper 2006). Sementara koleksi galur-galur di Indonesia, khususnya di Balitsereal yang telah diintroduksi berjumlah 101 aksesi (Balitser 2011)
Keragaman genetik merupakan dasar utama dalam upaya perbaikan karakter tanaman dalam kegiatan pemuliaan tanaman. Dengan keragaman genetik yang luas maka peluang untuk mendapatkan individu tanaman yang bagus/superior makin besar. Keefektifan seleksi dalam program kegiatan pemuliaan ditentukan oleh luasnya keragaman genetik untuk karakter yang akan diseleksi dalam populasi (Hiremath et al. 2011).
Genotipe introduksi dari berbagai negara, selain diadaptasikan langsung untuk mendapatkan genotipe-genotipe yang dapat beradaptasi baik di agroekosistem tropis Indonesia, juga dapat diperluas keragaman genetiknya
melalui persilangan/hibridisasi atau mutasi. Salah satu kegiatan mutasi yang sering digunakan dalam meningkatkan keragaman genetik tanaman adalah iradiasi sinar gamma.
Teknologi iradiasi merupakan bagian dari teknologi nuklir yang menggunakan radioisotop. Dibandingkan zat kimia, radioisotope memiliki kelebihan sifat fisik, yaitu memancarkan sinar radioaktif. Kelebihan ini telah dimanfaatkan dalam berbagai kegiatan penelitian termasuk perbenihan tanaman dan pemuliaan tanaman. Secara fisiologis, radiasi dengan sinar gamma menyebabkan terbentuknya elektron bebas yang dapat menginduksi terbentuknya radikal yang dapat bereaksi dengan makromolekul (IAEA 1977). Reaksi radikal dengan makromolekul dapat bersifat merusak.
Iradiasi sinar gamma pada tanaman gandum ini diharapkan agar karakter- karakter yang terdapat dalam dalam satu lokus yang sering diturunkan secara bersama-sama melalui teknik persilangan dapat dipisahkan. Salah satu contoh 3 kromosom dalam suatu kelompok homologus ABD sering mengandung lokus- lokus yang bersamaan untuk suatu karakter tertentu seperti 2 gen untuk ketahanan karat daun terletak pada kromosom 2A, 3 gen pada kromosom 2B, dan 3 gen pada kromosom 2D. lokus-lokus yang berulang memberi kesan bahwa genom A, B dan
D mungkin berasal dari satu nenek moyang (Sleeper & Poelhman 2006).
Hasil iradiasi diperbanyak untuk mendapatkan populasi dengan keragaman genetik yang luas seperti yang diharapkan. Selanjutnya setiap generasi dapat di seleksi berdasarkan metode pemuliaan. Penggabungan metode seleksi dapat mengefektifkan dan mengefisienkan program seleksi yang dilakukan. Pada generasi awal benih M2 menggunakan metode Bulk , selanjutnya generasi M3
menggunakan metode seleksi pedigree.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui respon beberapa genotipe terhadap iradiasi sinar gamma dan memperoleh informasi mengenai keragaman genetik dari genotipe yang diiradiasi sinar gamma.
BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Penelitian
Iradiasi sinar gamma dilaksanakan di δaboratorium Batan, Pasar Jum’at, Jakarta. Penelitian terbagi atas dua tahap yaitu a). Orientasi dosis iradiasi sinar gamma b). Penanaman benih yang telah diiradiasi M1 untuk mengetahui respon
genotipe terhadap dosis iradiasi sinar gamma, c) Perbanyakan dan studi keragaman populasi M2 hasil iradiasi sinar gamma terhadap cekaman suhu tinggi
berdasarkan karakter agronomi. Penelitian berlangsung mulai Mei 2010 - Juli
2011.
Radiosensivitas Iradiasi Sinar Gamma.
Penembakan sinar gamma dilaksanakan di Laboratorium Batan, Pasar
Jum’at, Jakarta. εeteri genetik yang digunakan dalam penelitian ini adalah varietas Nias. Benih yang diiradiasi dengan sinar gamma dengan laju aktivitas 1046,16976 ci dengan lama penyinaran 0 – 71 menit (Tabel Lampiran 4). Dosis iradiasi yang digunakan adalah 0, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 dan 1000 gy.
Benih gandum ditanam dalam bak plastik ukuran, setiap lubang tanam terdiri dari 2 benih/lubang tanam sebanyak 7 lubang tanam, sehingga jumlah benih yang ditanam setiap ulangan adalah 14 benih. Penanaman di lapangan dilakukan untuk menverifikasi dosis iradiasi sinar gamma lingkungan yang lebih heterogen.
Respon Genotipe terhadap Iradiasi Sinar Gamma
Materi genetik yang digunakan untuk iradiasi sinar gamma adalah benih Basribey, Kasifbey (Turki), OASIS/SKAUZ//4*BCN, RABE/MO 88 (India) dan Selayar dan Dewata (varietas nasional) dengan dosis iradiasi sinar gamma 300 gy. Benih gandum yang telah diiiradiasi M1 diperbanyak pada lingkungan optimal
untuk mendapatkan benih M2
Perbanyakan benih yang telah diiradiasi M1 disusun dalam bentuk
Rancangan Petak Terpisah diulang 3 kali. Petak utama terdiri dari kontrol dan Iradiasi, sedangkan anak petak adalah varietas/genotipe introduksi. Ukuran petak penelitian 1 x 5 m. Setiap galur ditanam 4 baris sepanjang 5 m, jarak tanam 25
cm antar baris, benih dilarik dalam barisan. Pemupukan diberikan dua kali yaitu saat tanaman berumur 10 Hst dengan dosis 150 kg.ha-1 Urea, 200 kg.ha-1 SP36 dan KCl 100 kg.ha-1 dan pemupukan kedua dengan dosis Urea 150 kg.ha-1 umur 30 Hst. Sebelum ditanam benih diberi insektisida Carbaryl 85% dan pada saat tanam lubang larikan diberi Karbofuran 3%.
Benih dipanen secara terpisah dari masing-masing nomor tanaman M1,
kemudian dikeringkan untuk mendapatkan populasi generasi (M2). Data yang
dikumpulkan antara lain umur berbunga (Hst), umur masak (Hst), tinggi tanaman (cm), jumlah spiklet, jumlah floret hampa, panjang malai (cm), jumlah biji /malai (g), bobot biji/malai, bobot 1000 biji (g), kehijauan daun dan luas daun.
Data yang dikumpulkan dianalisis ragam berdasarkan analisis ragam model split plot. Menurut Mattjik dan Sumertajaya (2006) Model linier dari rancangan petak terpisah secara umum dapat dituliskan sebagai berikut:
Model :
Yijk= μ + αi + δik + βj+ (αβ)ij+ ijk
Keterangan :
Yijk = nilai pengamatan pada faktor A taraf ke-i, faktor B taraf ke-j dan
ulangan ke-k
μ = rataan umum
αi = pengaruh utama faktor A (petak utama) taraf ke-i ik = pengaruh acak faktor A (petak utama)
βj = pengaruh utama faktor B (anak petak) taraf ke-j
(αβ)ij = interaksi dari faktor A dan faktor B
ijk = pengaruh acak yang menyebar normal (0, 2)
Keragaman Populasi M2 Hasil Iradiasi Sinar Gamma terhadap Cekaman
Suhu Tinggi Berdasarkan Karakter Agronomi
Benih gandum yang ditanam adalah benih gandum turunan pertama M2 dari
iradiasi sinar gamma dari galur (Basribey, Kasifbey, OASIS SKAUZ//4*BCN, RABE/MO 88) dan varietas (Selayar dan Dewata). Penelitian dilaksanakan di ketinggian (<400 mdpl) dikebun percobaan Seameo-Biotrop Bogor. Penelitian dilaksanakan mulai bulai Januari – April 2011.
Pengolahan tanah, pemupukan, pemeliharaan dari hama dan penyakit sama seperti penelitian di atas. Pada tahap penelitian ini diamati keragaman pada karakter umur berbunga (hari), umur masak (hari), tinggi tanaman (cm), jumlah spiklet, jumlah
floret, jumlah floret hampa, panjang malai (cm), jumlah biji /malai (g), bobot biji/malai, kehijauan daun, dan nilai heritabilitas. Pada turunan M2 ini malai dari
masing-masing tanaman pada masing-masing varietas dipanen secara massa (bulk) untuk dilanjutkan penanaman pada pada M3.
Variasi genetik pada generasi M2 dihitung dengan rumus sebagai berikut;
1 ] / ) [( ) ( 2 2 2
n n x x 2 M2 = 2p; 2 p = 2g + 2e; 2g = 2p - 2e = 2M2 - 2M0, dimana : 2 = ragamn = jumlah anggota populasi
2 p = ragam fenotip 2 g = ragam genotip 2 e = ragam lingkungan 2 M2 = ragam populasi M2 2
M0 = ragam populasi M0 (populasi sebagai kontrol)
nilai heritabilitas dihitung dengan menggunakan rumus :
h2 = 2g/ 2p (Singh dan Chaudhari 1979) Kriteria nilai heritabilitas :
h2 > 0.5 : nilai heritabilitas tinggi
h2 terletak antara 0.2 – 0.5 : nilai heritabilitas sedang
h2 < 0.2 : nilai heritabilitas rendah.
Variasi genetik ditentukan berdasarkan pada koefisien variasi genetik (KVG) menggunakan metode yang dikemukakan oleh Singh dan Chaudhary (1985) sebagai berikut : % 100 ) ( x x KVG g Dimana :
g = akar varian genotip; X = rata-rata nilai sifat
HASIL DAN PEMBAHASAN