ANALISIS PARAMETER GENETIK DAN PENGEMBANGAN KRITERIA SELEKSI BAGI PEMULIAAN NENAS

(Ananas comosus (L.) Merr.) DI INDONESIA

MUHAMMAD ARIF NASUTION

Disertasi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada

Program Studi Agronomi dan Hortikultura

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2008

ix Penguji luar ujian tertutup : Dr.Ir. Yudiwanti W.Endro K, MS.

Penguji luar ujian terbuka : 1. Dr.Ir. Neni Rostini, MS.

Seleksi bagi Pemuliaan Tanaman Nenas (Ananas comosus (L.) Merr.) di Indonesia

Nama : Muhammad Arif Nasution

NIM : A361020191

Disetujui Komisi Pembimbing

Prof Dr Ir H. Roedhy Poerwanto, MSc Dr Ir Sobir, MS Ketua Anggota

Dr Ir Memen Surahman, MSc Dr Ir Trikoesoemaningtyas, MSc Anggota Anggota

Diketahui

Ketua Program Studi Agronomi Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr Ir Munif Ghulamahdi, MS Prof Dr Ir H. Khairil Anwar Notodiputro, MS

xi

PRAKATA

Alhamdulililah puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT karena berkat rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan disertasi yang berjudul “Analisis Parameter Genetik dan Pengembangan Kriteria Seleksi bagi Pemuliaan Tanaman Nenas (Ananas

comosus (L.) Merr.) di Indonesia“.

Disertasi ini disusun berdasarkan empat topik penelitian, yaitu: (1) Pendugaan parameter genetik beberapa karakter kuantitatif plasma nutfah

(Ananas comosus L. Merr), (2) Korelasi antar karakter kualitatif dan kuantitatif dengan komponen hasil dan hasil,(3) Studi keragaman genetik nenas hasil persilangan berdasarkan penanda morfologi dan RAPD, (4) Analisis multivariate dan seleksi nenas hibrida unggul pada program hibridisasi PKBT IPB.

Ucapan terima kasih dan penghargaan setinggi-tingginya penulis sampaikan

kepada Prof. Dr. Ir. H. Roedhy Poerwanto, M.Sc., Dr. Ir. Sobir, MS., Dr.Ir. Memen Surahman, M.Sc. dan Dr.Ir. Trikoesoemaningtyas, M.Sc. selaku

pembimbing yang telah banyak memberikan arahan, bimbingan dan motivasi yang diberikan kepada penulis mulai perencanaan, pelaksanaan, sampai penyelesaian penulisan disertasi ini.

Terima kasih penulis sampaikan kepada Dr.Ir. Aris Munandar, MS yang telah memimpin sidang Ujian Tertutup dan Dr.Ir. Yudiwanti W.Endro K, MS

selaku penguji luar komisi pada Ujian Tertutup, Dr.Ir. Neni Rostini, MS dan Dr.Ir. M. Rahmad Suhartanto, M.Sc. selaku penguji luar komisi Ujian Terbuka

serta Dr.Ir. Hajrial Aswidinnoor, M.Sc. selaku penguji Ujian Kualifikasi (Prelim). Penghargaan dan rasa terima kasih yang tulus penulis sampaikan kepada Dirjen DIKTI, Gubernur Sulawesi Selatan, Bupati Takalar, dan Ketua Yayasan Dana Sejahtera Mandiri (DAMANDIRI) Jakarta yang telah memberikan bantuan penyusunan disertasi. Koordinator Kopertis Wilayah IX Sulawesi, Rektor, dan Dekan Fakultas Pertanian Universitas 45 Makassar yang telah memberikan izin tugas belajar. Rektor Institut Pertanian Bogor serta Dekan dan Ketua Program Studi Agronomi Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor yang telah menerima penulis untuk melanjutkan studi di Institut Pertanian Bogor.

Buah Pusat Kajian Buah-buahan Tropika (PKBT) IPB Bogor. Untuk itu ucapan terima kasih disampaikan kepada Kepala Pusat Kajian Buah-buahan Tropika (PKBT) dan staf yang telah memberikan dana dan lahan serta fasilitas laboratorium untuk pelaksanaan penelitian.

Terima kasih juga disampaikan kepada teknisi dan laboran serta rekan-rekan mahasiswa seperjuangan di Laboratorium Pascapanen dan Molekuler PKBT dan Laboratorium Biologi Molekuker PAU IPB, atas kebersamaan dan kesempatan saling berdiskusi selama penelitian berlangsung. Juga kepada semua rekan-rekan sesama mahasiswa Pasacsarjana IPB, khususnya Keluarga besar Forum Mahasiswa Pascasarjana IPB asal Sulawesi Selatan periode 2004-2005.

Tak lupa disampaikan terima kasih kepada ayahanda M Pali (Alm) dan Ibunda Hj. Halawati yang telah mendidikku, juga kepada kakak Drs Agus Sudirman, MS, dan adik-adik Ir M. Taufik Anwar, Drs Helmi Irawan, Harzuki Harun, Ir Wahidin Alauddin, Muhammad Iqbal Darmawan, Muhammad Anas Ahmad, SE., dan Muhammad Adnan Ardhie Ananda (Alm) atas semangat dan doanya. Kepada Mertua H. Salimi dan Hj. Murnianur (Alm) serta adik ipar M. Ihsan, M. Sufyan, M. Zainal Aqli dan Rabiatul Adawyah atas perhatian dan doanya. Kepada istri Dr Ir Siti Aslamyah, MS yang setia mendampingiku dan dua orang buah hatiku Dian Rahmawati Arief dan Muhammad Yusuf Tajul Arasy Arief yang selalu memberi semangat padaku.

Semoga karya ini dapat bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan, khususnuya di bidang pertanian. Amin.

Bogor, Juli 2008

xiii

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Malang pada 10 Agustus 1963, merupakan putra kedua dari sembilan bersaudara dari Ayah M Pali dan Hj. Halawati. Penulis menikah dengan Dr Ir Siti Aslamyah, MS dan telah dikaruniai seorang putri Dian Rahmawati Arief dan seorang putra Muhammad Yusuf Tajul Arasy Arief.

Pendidikan sarjana ditempuh di Jurusan Budidaya Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Hasanuddin, lulus pada tahun 1988 dengan gelar Ir. Pada tahun 1994 melanjutkan pendidikan S2 pada Program Studi Sistem-sistem Pertanian Program Pascasarjana Universitas Hasanuddin dan tamat tahun 1998 dengan gelar MP. Kesempatan untuk melanjutkan pendidikan S3 pada program studi Agronomi Institut Pertanian Bogor tahun 2002. Beasiswa pendidikan diperoleh dari Departemen Pendidikan Nasional Republik Indonesia.

Sejak September 1988, penulis menjadi staf pengajar di Fakultas Pertanian Universitas 45 Makassar Jurusan Budidaya Pertanian. Pada tahun April 1994, penulis diangkat menjadi Dosen Kopertis Wilayah IX Sulawesi dipekerjakan pada Fakultas Pertanian Universitas 45 Makassar.

Sebagian dari Disertasi ini telah dipersentasikan dalam Seminar Nasional Perhimpunan Hortikultura Indonesia (PERHORTI) pada Nopember 2006 di Pasar Minggu Jakarta, DEPTAN dan Seminar Nasional Hasil Penelitian yang dibiayai oleh Hibah Kompetitif pada Agustus 2007 di Bogor serta dipublikasikan dalam Prosiding PERHORTI 2006, Prosiding Seminar Nasional Hasil Penelitian yang dibiayai oleh Hibah Kompetitif pada Agustus 2007 dan Jurnal Agrivigor Volume 7 Nomor 1 halaman 1-10. Nenas hasil penelitian ini diperoleh dua hibrida nenas yang sudah didaftarkan pada Pusat Perlindungan Varietas Tanaman Departemen Pertanian pada tanggal 1 Agustus 2007 dengan nomor 25/PVHP/2007 dan 26/PVHP/2007.

Halaman DAFTAR TABEL ... xv DAFTAR GAMBAR ... xvii DAFTAR LAMPIRAN ... xviii GLOSARI ... xix PENDAHULUAN

Latar Belakang ... 1 Kerangka Pemikiran ... 6 Hipotesis ... 8 Tujuan dan Manfaat Penelitian ... 9 Ruang Lingkup Penelitian... 9 TINJAUAN PUSTAKA

Tanaman Nenas (Ananas comosus (L.) Merr.) ... 11 Klasifikasi Nenas ... 11 Daerah Penyebaran Nenas... 11

Karakter Vegetatif, Generatif, dan Pembungaan Nenas ... 12 Karakter Vegetatif... 12 Karakter Generatif. ... 14 Genetika dan Pemuliaan Tanaman Nenas ... 15 Genetika ... 15 Pemuliaan Tanaman nenas ... 17 Pendugaan Parameter Genetik... 19 Heritabilitas dan Kriteria Seleksi ... 19 Heterosis ... 21 Korelasi dan Sidik Lintas ... 22 Penanda Morfologi dan Molekuler... 24 Penanda Morfologi ... 24 Penanda DNA... 25 PENDUGAAN PARAMETER GENETIK DAN HERITABILITAS

BEBERAPA KARAKTER KUANTITATIF PLASMA NUTFAH NENAS (Ananas comosus (L.) Merr.) KOLEKSI PKBT IPB

Abstrak... 29

Abstract... 29 Pendahuluan ... 29 Bahan dan Metode ... 31 Hasil dan Pembahasan ... 33 Kesimpulan ... 37

xiv ANALISIS KORELASI DAN SIDIK LINTAS ANTARA KARAKTER

KUALITATIF DAN KUANTITATIF DENGAN KOMPONEN BUAH PADA TANAMAN NENAS (Ananas comosus (L.) Merr.)

Abstrak... 39

Abstract ... 39 Pendahuluan ... 39 Bahan dan Metode ... 41

Hasil dan Pembahasan ... 44 Kesimpulan ... 51 STUDI KERAGAMAN GENETIK NENAS (Ananas comosus (L.) Merr.) HASIL PERSILANGAN BERDASARKAN PENANDA MORFOLOGI DAN RAPD

Abstrak... 52

Abstract ... 52 Pendahuluan ... 53 Bahan dan Metode ... 55 Hasil ... 61 Pembahasan ... 76 Kesimpulan... 78

Saran ... 79

ANALISIS MULTIVARIATE DAN SELEKSI NENAS HASIL PERSILANGAN QUEEN DENGAN SMOOTH CAYENNE

KOLEKSI PKBT UNTUK PERBAIKAN HASIL DAN MUTU BUAH

Abstrak... 80

Abstract ... 80 Pendahuluan ... 81 Bahan dan Metode ... 83 Hasil dan Pembahasan ... 86 Kesimpulan ... ... 100 Saran ... 100

PEMBAHASAN UMUM

... 101

KESIMPULAN DAN SARAN

... 107

DAFTAR PUSTAKA

... 108

LAMPIRAN

... 115

Halaman 1. Jenis dan asal bahan tanaman yang digunakan dalam penelitian ... 31 2. Analisis Ragam Rancangan Acak Kelompok ... 32 3. Kisaran, rataan, dan ragam genetik ( 2

g

σ ) serta standar deviasi ragam genetik ( 2

g

σ ) beberapa karakter dari 26 aksesi nenas ... 35 4. Standar deviasi fenotipik, dan heritabilitas arti luas ( 2

bs

h ) dan kemajuan genetik( G)beberapa karakter dari 26 aksesi nenas ... 36 5. Koefisien korelasi antara karakter kualitatif (KK) dengan karakter

komponen buah ... 45 6. Pengaruh langsung dan tak langsung komponen agronomi terhadap

bobot buah pada 26 aksesi nenas koleksi PKBT... 48 7. Nilai nisbah respon terkorelasi dan respon seleksi dari beberapa

karakter kuantitatif dengan bobot buah pada intensitas seleksi yang berbeda ... 50 8. Primer-primer RAPD dan E-RAPD yang digunakan dalam

penelitian... 58 9. Nilai akar ciri 3 komponen utama (KU) 87 subkarakter fenotipik ... 64 10. Data primer dan jumlah profil DNA hasil analisis RAPD dan

E-RAPD ... 66 11. Nilai Akar ciri 10 komponen utama profil RAPD ... 70

12. Nilai Nilai akar ciri 10 komponen utama data gabungan ... 72 13. Nilai koefisien korelasi antar karakter kualitatif yang signifikan ... 73

14. Karakter morfologi berkorelasi nyata dengan profil RAPD ... 74 15. Nilai koefisien kemiripan tertinggi dan terendah pada penanda

fenotipik, RAPD, dan data gabungan ... 76 16. Pengelompokan hibrida dan tetuanya berdasarkan penanda

fenotipik, RAPD, dan data gabungan dengan analisis gerombol ... 77 17. Jumlah hibrida dari 13 kombinasi persilangan antar berbagai

aksesi nenas ........ 84 18. Korelasi antara peubah agronomi hibrida hasil persilangan ... 89

19. Nilai akar akar ciri enam komponen utama (KU) berdasarkan 87 subkarakter morfologi ... 90

20. Uji pengaruh maternal populasi F₁ dan F_1R untuk beberapa karakter utama nenas ... 91 21. Nilai duga heterosis (MP) dan keunggulan hibrida dari nilai tetua

2

2 22. Klassifikasi dan jumlah tanaman pada beberapa karakter utama

nenas hibrida hasil persilangan ... 93 23. Penampilan karakter agronomi sembilan genotipe hibrida kandidat

nenas varietas unggul hasil seleksi “independent culling level’ dan “trancution selection” ... 97

24. Penampilan karakter agronomi 23 genotipe hibrida kandidat nenas varietas unggul hasil seleksi indeks tidak terboboti (unweighted standardized selection index) ... 98 25. Penampilan karakter agronomi 24 genotipe hibrida kandidat nenas

varietas unggul hasil seleksi indeks terboboti (weighted standardized selection index) ... 99