Evaluasi genetik daya hasil dan sifat penting lainnya pada jarak pagar (Jatropha curcas L.) untuk mendukung perakitan varietas baru berdaya hasil tinggi

(1)

EVALUASI GENETIK DAYA HASIL DAN SIFAT PENTING

LAINNYA PADA JARAK PAGAR (

Jatropha curcas

L.) UNTUK

MENDUKUNG PERAKITAN VARIETAS BARU

BERDAYA HASIL TINGGI

RR SRI HARTATI

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(2)

(3)

EVALUASI GENETIK DAYA HASIL DAN SIFAT PENTING

Jatropha curcas

L.) UNTUK

RR SRI HARTATI

(4)

(5)

Jatropha curcas

L.) UNTUK

BERDAYA HASIL TINGGI

RR SRI HARTATI

(6)

(7)

PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN

SUMBER INFORMASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Evaluasi Genetik Daya Hasil

dan Sifat Penting Lainnya pada Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) untuk

Mendukung Perakitan Varietas Baru Berdaya Hasil Tinggi adalah karya saya

dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum pernah diajukan dalam bentuk

apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau

dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain

telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di setiap

bagian akhir bab dari disertasi ini.

Bogor, Mei 2011

(8)

(9)

ABSTRACT

RR SRI HARTATI. Genetic Evaluation of Yield Potential and Other Important Characters in Physic nut (Jatropha curcas L.) to Support High Yielding Variety Development. Under supervision of SUDARSONO, ASEP SETIAWAN, and BAMBANG HELIYANTO.

To develop high yielding varieties of physic nut (Jatropha curcas L.), an important oil producing crop needed to support development of renewable energy resources program in Indonesia requires genetic evaluation of the germplasm. The collected genetic data are important for designing the appropriate Jatropha breeding program. The objectives of this research were to evaluate: 1) morphological and yield potential performances of selected J. curcas genotypes, 2) genetic variance and heritabilities of important characters and their correlation with yield, 3) combining ability of selected genotypes and their heterotic values, 4) existence of inbreeding and outbreeding depression, and 5) inheritance of hermaphrodite flower characters of monoecious and tri-monoecious parent types. Results of the experiment indicated that 60 J. curcas genotypes evaluated exhibited a wide variation in number of branches, days to flowering, number of inflorescences, bunches, fruits and nuts per plant. Number of branches, inflorescences and bunches were positively correlated with number of fruits and nuts per plant while days to flowering was negatively correlated with all generative characters. The ten selected genotypes exhibited high phenotypic variation in number of branches, days to flowering, number of inflorescences, bunches and fruits. The coefficient of variation (CV) for all of these characters were generally > 20 %. Days to flowering, number of inflorescences, bunches and fruits exhibited wide genotypic variation with genetic variability coefficients (GVC) as high as 21,89; 29,77; 32,08; and 33,75, respectively. They also showed a wide genetic variability (2g > 2 2g) and high

broad sense heritability (h2bs  50). Therefore, days to flowering, number of

inflorescences, bunches and fruits could be used as selection parameters. Moreover, number of total branches was especially usefull since it showed positive correlation to a number of yield component character. The ten selected parents exhibited different values of combining ability and they all had DGU/DGK > 1. Such value indicated a greater

additive gene effects than the non-additive ones. High yielding genotypes, such as 3012-1 and PT 15-1, generally exhibited high GCA for a number of characters (days to flowering, width of canopy, number of total branches, inflorescences, and fruits) while medium yielding genotypes, such as PT 33-2, exhibited high GCA only for number of inflorescences, total branches, and fruits characters. Those three promising genotypes could be selected and used as a base population to develop high yielding synthetic J. curcas variety with the characteristics of early flowering. Results of the experiment also demonstrated that crossing among high and medium yielding parents were able to potentially produce very high yielding progenies. Depending on the observed characters, either selfing or outcrossing may results in depression in several F1 populations. Outbreeding depression reduced up to 31 – 76 % of fruit numbers yielded per plant. In the last experiment, hermaphrodite flower occured mostly at 6 months after sowing and the frequencies it occurrences ranged from 7-83 % of the total flowers. Hermaphrodite flowers of tri-monoecious plant exhibited better fruit set than that of monoecious. Hermaphrodite flowers exhibited higher fruit set (average: 80 %) than those of female flowers (average: 50 %), respectively. Hermaphrodite flowers were not maternally inherited and it might be controlled by single dominant gene.

(10)

(11)

RINGKASAN

RR. SRI HARTATI. Evaluasi Genetik Daya Hasil dan Sifat Penting Lainnya pada Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) untuk Mendukung Perakitan Varietas Baru Berdaya Hasil Tinggi. Dibimbing oleh SUDARSONO, ASEP SETIAWAN, dan BAMBANG HELIYANTO.

Untuk mendukung program pengembangan tanaman jarak pagar sebagai tanaman penghasil energi baru dan terbarukan, diperlukan upaya diantaranya penyediaan bahan tanaman yang bermutu yang dapat membantu pemenuhan kebutuhan energi di Indonesia. Bahan tanaman yang diperlukan adalah bahan tanaman dengan ideotype tidak terlalu tinggi, batang kokoh, kanopi lebar, cabang produktif cukup banyak, mulai berbunga dan berbuah relatif lebih cepat, kemasakan buah per periode panen relatif serempak, dan memiliki potensi daya hasil tinggi sehingga bila diusahakan memiliki nilai ekonomis. Untuk dapat menyediakan bahan tanaman ideotype yang berdaya hasil tinggi, langkah awal yang harus dilakukan adalah menggali informasi genetik dari materi genetik yang tersedia di Indonesia sehingga informasi yang diperoleh dapat dimanfaatkan untuk merakit varietas jarak pagar berdaya hasil tinggi. Penelitian ini bertujuan untuk: (1) Mengevaluasi keragaan morfologi dan daya hasil 60 genotipe terpilih jarak pagar asal biji selama 2 tahun untuk pemilihan genotipe berpotensi, (2) Mengevaluasi keragaman genetik, heritabilitas dan korelasi antar karakter genotipe berpotensi untuk pemilihan tetua, (3) Menduga daya gabung tetua dan heterosis zuriat untuk menentukan tipe varietas yang akan dihasilkan, (4) Mengukur nilai inbreeding depression pada populasi baru hasil penyerbukan sendiri dan outbreeding depression pada populasi baru hasil penyerbukan silang sejumlah tetua berpotensi untuk menyusun program pemuliaan yang akan dilakukan, dan (5) Mengevaluasi pewarisan bunga hermaprodit pada tanaman jarak pagar andro-monoecious dan tri-monoecious untuk melihat peluang pengembangan jarak pagar tri-monoecious yang berdaya hasil tinggi.

Evaluasi keragaan morfologi selama 2 tahun menunjukkan 60 genotipe jarak pagar yang diuji bervariasi tinggi pada karakter jumlah cabang, umur berbunga, jumlah infloresen, jumlah tandan buah, jumlah buah dan jumlah biji. Jumlah cabang produktif, jumlah infloresen dan jumlah tandan buah berkorelasi positif dengan hasil buah dan biji per tanaman, sedangkan umur berbunga berkorelasi negatif dengan semua karakter generatif. HS 49-1 dan HS 49-2 adalah genotipe jarak pagar yang berdaya hasil tinggi, umur mulai berproduksi lebih cepat, memiliki fisik yang kurang kokoh, sedangkan PT 14-1, MT 7-3 dan 3189-2 berdaya hasil tinggi, umur mulai berproduksi lebih lambat dan memiliki fisik yang lebih kokoh. Kelimanya memiliki potensi produksi > 200 buah pada tahun pertama dan > 600 buah pada tahun kedua. Genotipe yang berdaya hasil rendah adalah 575-3, SP 16-3, 554-3, 2555-1 dan IP-1M-3 dengan potensi < 50 buah pada tahun pertama dan < 100 pada tahun kedua.

(12)

dengan nilai koefisien keragaman > 20 %. Karakter umur mulai berbunga, jumlah infloresen, jumlah tandan, dan jumlah buah per tanaman memiliki keragaman genetik yang luas dengan nilai koefisien keragaman genetik (KKG) berturut-turut 21,89; 29,77; 32,08; dan 33,75, ragam genetik luas ((2g) > 2 2g) dan heritabilitas tinggi (h2bs  50) sehingga dapat dimanfaatkan sebagai karakter seleksi. Karakter jumlah cabang total dapat dipertimbangkan sebagai karakter seleksi karena berkorelasi positif dengan jumlah infloresen, jumlah tandan dan jumlah buah per tanaman. Sepuluh genotipe yang dievaluasi dapat dibedakan atas genotipe berdaya hasil rendah, sedang, dan tinggi. Dengan keragaman karakter yang dimiliki, sepuluh genotipe yang dievaluasi selanjutnya digunakan sebagai tetua untuk evaluasi genetik meliputi daya gabung, heterosis, inbreeding depression dan pewarisan sifat hermaprodit.

Hasil analisis daya gabung menunjukkan semua karakter yang dievaluasi,

DGU/DGK > 1 yang menunjukkan peran gen aditif lebih besar dari peran gen non aditif. Tetua 7 (3012-1) dan 8 (PT 15-1) yang berdaya hasil tinggi memiliki DGU tinggi pada karakter lebar kanopi, jumlah cabang total, umur mulai berbunga, jumlah cabang produktif, jumlah infloresen, jumlah tandan, dan jumlah buah. Tetua 6 (PT 33-2) yang berdaya hasil sedang memiliki DGU tinggi pada karakter jumlah cabang total, umur mulai berbunga, jumlah cabang produktif, jumlah infloresen, dan jumlah buah. Tetua 1 (575-3) yang berdaya hasil rendah memiliki DGU yang rendah pada karakter umur mulai berbunga dan jumlah buah, tetapi DGU tinggi pada karakter lingkar batang. Tetua 6, 7, dan 8 berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai tetua-tetua penyusun populasi dasar untuk pembentukan varietas sintetik yang cepat berbunga dan berdaya hasil tinggi, sedangkan tetua 1 dapat dimanfaatkan untuk merakit varietas yang memiliki lingkar batang yang besar dan berbunga lebih lambat. Tidak ditemukan populasi hasil penyerbukan silang yang memiliki nilai heterosis dan heterobeltiosis yang tinggi untuk karakter jumlah buah, tetapi persilangan antar tetua berdaya tinggi x tinggi berpotensi menghasilkan individu-individu yang memiliki nilai heterosis dan atau heterobeltiosis tinggi pada karakter jumlah buah per tanaman dengan daya hasil sangat tinggi (> 600 buah per tanaman).

Penyerbukan sendiri (selfing) pada tanaman jarak pagar tidak selalu mengakibatkan terjadinya inbreeding depression. Inbreeding depression

(13)

Evaluasi sifat hermaprodit pada tanaman jarak pagar menunjukkan 8 dari 60 genotipe jarak pagar yang dievaluasi merupakan tanaman tri-monoecious yang menghasilkan bunga jantan, bunga betina, dan bunga hermaprodit, sedangkan yang lainnya merupakan tanaman monoecious yang hanya menghasilkan bunga jantan dan bunga betina. Karakter yang dimiliki oleh 8 genotipe tri-monecious

yang dievaluasi adalah berumur relatif dalam dengan kisaran umur 120 – 274 hari dan berdaya hasil rendah sampai sedang dengan kisaran jumlah buah 23-228. Kemunculan bunga hermaprodit tidak terjadi sepanjang tahun, tetapi lebih dominan pada tanaman berumur lebih dari 6 bulan. Persentase bunga hermaprodit tergantung genotipe, berkisar 7 – 83 % dari total bunga yang dihasilkan. Fruitset

pada infloresen yang menghasilkan bunga hermaprodit lebih tinggi dibandingkan dengan infloresen yang tidak menghasilkan bunga hermaprodit dengan rataan sebesar 80 % dan kisaran 56 - 100 % pada infloresen yang menghasilkan bunga hermaprodit dan sebesar 50 % dengan kisaran 11 - 100 % pada infloresen yang tidak menghasilkan bunga hermaprodit. Pewarisan bunga hermaprodit dapat diturunkan melalui tetua betina maupun tetua jantan. Gen pengendali sifat hermaprodit diduga merupakan gen dominan.

Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan adanya variasi morfologi dan ragam genetik pada karakter daya hasil dan karakter penting lainnya pada tanaman jarak pagar yang dievaluasi yang meliputi karakter tinggi tanaman, lingkar batang, lebar kanopi, percabangan, umur mulai berbunga, jumlah infloresen dan jumlah tandan buah per tanaman dapat dimanfaatkan dalam proses perbaikan bahan tanaman untuk menghasilkan ideotype jarak pagar. Perakitan varietas jarak pagar berdaya hasil tinggi dan memiliki karakter morfologi sesuai ideotype jarak pagar dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu (1) membentuk varietas sintetik atau komposit dengan menggunakan tetua-tetua yang berdaya hasil tinggi dan memiliki daya gabung yang baik pada karakter-karakter penting yaitu tidak terlalu tinggi (150-200 cm), umur mulai berbunga lebih cepat (< 100 hari), lingkar batang lebih besar, jumlah cabang, jumlah infloresen, jumlah tandan, dan jumlah buah yang lebih banyak, (2) membentuk varietas hibrida dengan menggunakan tetua yang memiliki daya gabung khusus pada karakter jumlah buah, (3) membentuk populasi dari hasil penyerbukan sendiri tetua terpilih yang berdaya hasil tinggi yang tidak mengalami inbreeding depression hingga generasi tertentu, dan (4) membentuk populasi tri-monoecious menggunakan tetua

monoecious berdaya hasil tinggi dengan tetua tri-monoecious berdaya hasil tinggi dan memiliki DGU dan DGK tinggi.

Untuk meningkatkan program pemuliaan tanaman jarak pagar, evaluasi materi genetik perlu dilanjutkan pada materi genetik lainnya yang ada di Indonesia, dan mengevaluasi karakter penting lainnya yaitu keserempakan masak buah, ketahanan terhadap cekaman biotik, dan ketahanan terhadap cekaman abiotik. Untuk meningkatkan keberhasilan program pemuliaan tanaman jarak pagar di Indonesia, pengkayaan materi genetik perlu dilakukan baik melalui eksplorasi, introduksi, hibridisasi ataupun mutasi.

(14)

(15)

 Hak cipta milik IPB, tahun 2011

Hak cipta dilindungi

Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari

Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam

(16)

(17)

Jatropha curcas

L.) UNTUK

RR SRI HARTATI

Disertasi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Doktor pada

Departemen Agronomi dan Hortikultura

(18)

(19)

Penguji pada Ujian Tertutup: Prof. Dr. Ir. Bambang S. Purwoko, M.Sc (Guru besar Departemen Agronomi dan Hortikultura, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor)

Dr. Ir. M. Syukur (Staf pengajar Departemen Agronomi dan Hortikultura, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor)

Penguji pada Ujian Terbuka: Prof. Dr. Ir. Bambang Prastowo (Prof Riset dan Ahli Peneliti Utama di Pusat Penelitian dan Pengembangan Perkebunan, Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian)

(20)

(21)

Judul Disertasi : Evaluasi Genetik Daya Hasil dan Sifat Penting Lainnya pada Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) untuk Mendukung Perakitan Varietas Baru Berdaya Hasil Tinggi

Nama : Rr. Sri Hartati

NIM : A 161060131

Disetujui Komisi Pembimbing

Prof. Dr. Ir. Sudarsono MSc Ketua

Dr. Ir. Asep Setiawan, MS Dr. Ir. Bambang Heliyanto, MSc

Anggota Anggota

Mengetahui

Ketua Program Studi Agronomi Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr. Ir. Munif Ghulamahdi, MS Dr. Ir. Dahrul Syah, MSc Agr

(22)

(23)

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas rahmat dan

karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Disertasi ini

memberikan informasi mengenai hasil evaluasi genetik pada sejumlah genotipe

tanaman jarak pagar yang meliputi keragaan fenotipik dan genotipik, korelasi

antar karakter, daya gabung sejumlah tetua, inbreeding dan outbreeding

depression pada hasil penyerbukan sendiri dan penyerbukan silang serta

pewarisan sifat hermaprodit pada tanaman tri-monoecious.

Disertasi ini dapat diselesaikan atas bimbingan dan arahan dari komisi

pembimbing sejak penulis memulai menyusun rencana dan pelaksanaan penelitian

hingga penyusunan disertasi. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih

kepada Prof. Dr. Ir. Sudarsono, MSc selaku ketua, Dr. Ir. Asep Setiawan, MSc

dan Dr. Ir. Bambang Heliyanto, MSc selaku anggota komisi pembimbing.

Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Kepala Badan

Litbang Pertanian, Ketua Komisi Pembinaan Tenaga Badan Litbang Pertanian,

dan Kepala Puslitbang Perkebunan yang telah memberikan kesempatan kepada

penulis untuk mengikuti pendidikan Doktor di Sekolah Pascasarjana Institut

Pertanian Bogor. Ucapan terima kasih kepada Kepala Balai Penelitian Tanaman

Rempah dan Aneka Tanaman Industri, Kepala Balai Penelitian Tanaman

Tembakau dan Serat, dan Kepala Kebun Induk Jarak Pagar yang telah

memberikan fasilitas dan sarana penelitian berupa fisik maupun non-fisik beserta

tenaga teknisi pembantu penelitian.

Ucapan terima kasih dan penghargaan tak terhingga kepada ayah dan

ibunda tercinta, suami dan anak-anak tersayang, serta semua teman-teman yang

saya cintai yang telah ikut memberikan bantuan berupa dukungan semangat dan

doa kepada penulis. Semoga hasil penelitian ini mendapat ridho dari Allah SWT

dan dapat memberikan manfaat bagi siapa saja yang membutuhkannya.

Bogor, Mei 2011

(24)

(25)

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Medan pada tanggal 24 Januari 1963, merupakan

putri ke lima dari enam bersaudara dari ayah R. Djoemarno (almarhum) dan ibu

RA Tuning (almarhumah). Pendidikan sarjana ditempuh di Jurusan Ilmu dan

Teknologi Benih, Departemen Agronomi, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian

Bogor pada tahun 1986. Penulis menyelesaikan program master di Program

Pascasarjana pada Jurusan Ilmu Tanaman, Minat Pemuliaan Tanaman, Universitas

Brawijaya pada tahun 2000 dan memulai pendidikan program Doktor di Sekolah

Pascasarjana di Program Studi Agronomi, Institut Pertanian Bogor, pada tahun

2006. Beasiswa pendidikan pascasarjana diperoleh dari Departemen Pertanian

Republik Indonesia.

Penulis mulai bekerja sebagai tenaga honorer pada tahun 1986 di Balai

Penelitian Tanaman Tembakau dan Serat (Balittas) Malang sebagai staf peneliti

dan diangkat pada tahun 1989. Penulis menjadi anggota peneliti dalam kelompok

peneliti Pemuliaan di Balittas hingga tahun 2005 dan ikut aktif dalam program

pemuliaan tanaman serat batang dan daun. Pada tahun 2005 penulis pindah ke

Pusat Penelitian dan Pengembangan Perkebunan, Bogor hingga sekarang sebagai

peneliti di Kelompok Peneliti Pengembangan dan Analisis Kebijakan.

Selama mengikuti program Doktor, bersama dengan komisi pembimbing,

penulis telah menulis sebagian dari disertasi dalam bentuk publikasi dengan judul

“Keragaan morfologi dan hasil 60 individu jarak pagar (Jatropha curcas L.)

terpilih di Kebun Percobaan Pakuwon Sukabumi” yang telah diterbitkan pada Jurnal Littri Vol 15 no 4 halaman 152-161, Desember 2009. Topik khusus yang

berjudul “Persilangan Tanaman Jarak Pagar” juga telah diterbitkan pada tahun

2009 pada prosiding Lokakarya Nasional Jarak Pagar IV (Malang, 6 November

2008). Sebagian kecil dari informasi penelitian juga telah banyak ditulis dalam

(26)

(27)

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR TABEL ………... iii

DAFTAR GAMBAR ……….. ix

DAFTAR LAMPIRAN ……….. xi

PENDAHULUAN ……….. 1

Latar Belakang ……… 1

Tujuan Penelitian……….. 3

Kerangka Pemikiran dan Manfaat Penelitian..………. 4

Ruang Lingkup Penelitian……… 4

TINJAUAN PUSTAKA……….. 7

Botani Jarak Pagar (Jatropha curcasL.)………. 7

Asal dan Pusat Penyebaran Jarak Pagar………... 8

Manfaat Jarak Pagar………. 8

Keragaman Genetik Jarak Pagar……….. 10

Tipe Penyerbukan Tanaman Jarak Pagar………. 11

Pengelompokan Materi Genetik………... 11

Peningkatan Produktivitas Tanaman……… 12

Hibrida………. 14

Daya Gabung Umum (DGU) dan Daya Gabung Khusus (DGK)…… 16

Heterosis………... 17

Heritabilitas……….. 18

Evaluasi F1 ……….. 19 Karakter Sekunder sebagai Karakter Seleksi Tidak Langsung ……... 20

Korelasi Fenotipik dan Genotipik……… 21

Bunga Hermaprodit……….. 22

KERAGAAN MORFOLOGI DAN HASIL 60 INDIVIDU/GENOTIPE

JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.) TERPILIH DI KEBUN

PERCOBAAN PAKUWON SUKABUMI PERIODE………. 23

Pendahuluan………. 25

Bahan dan Metode………... 26

Hasil dan Pembahasan……….. 29

Simpulan………...……... 48

(28)

Halaman

KERAGAMAN GENETIK, HERITABILITAS DAN KORELASI ANTAR KARAKTER 10 GENOTIPE TERPILIH JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.) DI PAKUWON SUKABUMI……… 51

Bahan dan Metode……… 54

Simpulan………... 72

Daftar Pustaka……….. 72

EVALUASI DAYA GABUNG DAN HETEROSIS KARAKTER VEGETATIF, GENERATIF DAN DAYA HASIL JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.) MENGGUNAKAN ANALISIS DIALEL …………. 75

INBREEDING DEPRESSION PADA PROGENI HASIL PENYERBUKAN

SENDIRI DAN OUTBREEDING DEPRESSION PADA HASIL

PENYERBUKAN SILANG TETUA TERPILIH JARAK PAGAR (Jatropha curcasL.) ……… 113

HUBUNGAN SIFAT HERMAPRODIT TERHADAP DAYA HASIL DAN

PEWARISAN SIFATNYA PADA JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.) 143

Simpulan………...……... 168

PEMBAHASAN UMUM ……… 171

SIMPULAN UMUM ……… 179

SARAN ……… 181

(29)

DAFTAR TABEL

Halaman

1 Rataan karakter pertumbuhan vegetatif 60 individu jarak pagar umur satu tahun dan dua tahun setelah tanam yang dievaluasi di Kebun Induk Jarak Pagar Pakuwon, Sukabumi Jawa Barat pada periode 2007-2009..

30

2 Rataan karakter pertumbuhan generatif dan komponen hasil 60 individu jarak pagar umur satu tahun dan dua tahun setelah tanam yang dievaluasi di Kebun Induk Jarak Pagar Pakuwon, Sukabumi Jawa Barat pada periode 2007-2009.

31

3 Koefisien korelasi sederhana antara karakter vegetatif dan komponen hasil 60 genotipe terpilih jarak pagar yang dievaluasi selama periode tahun 2007-2008 dan 2008-2009 di KP Pakuwon Sukabumi Jawa Barat..

41

4 Keragaan karakter vegetatif dan generatif genotipe berdaya hasil tinggi (> 200 buah per tanaman pada tahun I), berdaya hasil rendah (< 100 buah per tanaman pada tahun I) dan genotipe pembanding IP-1 selama periode tahun 2007– 2009.

44

5 Karakter pertumbuhan vegetatif 10 genotipe terpilih jarak pagar pada percobaan tidak diulang di KP Pakuwon Sukabumi Jawa Barat pada periode pengamatan tahun 2007-2008 dan 2007-2008-2009.

58

6 Karakter pertumbuhan generatif dan komponen hasil 10 genotipe terpilih jarak pagar pada percobaan tidak diulang pada periode 2007-2008 dan 2008-2009 di KP Pakuwon Sukabumi Jawa Barat.

59

7 Koefisien korelasi antara karakter vegetatif dan komponen hasil jarak pagar pada percobaan tidak diulang pada tahun pertama (2007-2008).

60

8 Koefisien korelasi antara karakter vegetatif dan komponen hasil jarak pagar pada percobaan tidak diulang pada tahun kedua (2008-2009).

61

9 Kuadrat tengah karakter 10 genotipe terpilih jarak pagar pada percobaan dengan ulangan.

62

10 Karakter pertumbuhan vegetatif 10 genotipe terpilih jarak pagar pada percobaan dengan ulangan di KP Pakuwon Sukabumi Jawa Barat pada periode 2009-2010.

62

11 Karakter pertumbuhan generatif dan komponen hasil 10 genotipe terpilih jarak pagar pada percobaan dengan ulangan di KP Pakuwon Sukabumi Jawa Barat pada periode 2007-2008 dan 2007-2008-2009.

63

12 Koefisien korelasi antar karakter vegetatif dan komponen hasil jarak pagar pada percobaan dengan ulangan

(30)

Halaman

13 Nilai dugaan ragam genetik, ragam fenotipik, ragam galat, koefisien keragaman genetik, koefisien keragaman fenotipik, heritabilitas dan nilai tengah tinggi tanaman, lingkar batang, lebar kanopi, jumlah cabang total, dan jumlah cabang produktif.produktif.

65

14 Nilai dugaan ragam genetik, ragam fenotipik, ragam galat, koefisien keragaman genetik, koefisien keragaman fenotipik, heritabilitas dan nilai tengah umur berbunga, jumlah infloresen per tanaman, jumlah tandan buah per tanaman,

fruit set dan jumlah buah per tanaman..

66

15 Kriteria daya hasil 10 genotipe terpilih jarak pagar yang diuji. 70 16 Keragaan 10 genotipe tetua terpilih jarak pagar (Jatropha

curcas L.)

79

17 Kuadrat tengah karakter vegetatif, generatif dan komponen hasil populasi F1 jarak pagar (J. curcas L.)..

81

18 Koefisien korelasi antar karakter vegetatif dan komponen hasil populasi F1 jarak pagar

84

19 Kuadrat tengah daya gabung umum (DGU), daya gabung khusus (DGK) dan resiprokal karakter vegetatif dan generatif tetua terpilih jarak pagar yang dievaluasi

86

20 Daya gabung umum tetua 1 – 5 pada karakter tinggi tanaman (TT), lingkar batang (LB), lebar kanopi (LK), jumlah cabang total (JCT), jumlah cabang produktif (JCP), umur berbunga (UB), jumlah infloresen (JI), jumlah tandan (JT), persentase tandan menghasilkan buah (PTB), jumlah buah per tanaman (JB), dan jumlah buah per tandan (JBT).

87

21 Daya gabung umum tetua 6 – 10 pada karakter tinggi tanaman (TT), lingkar batang (LB), lebar kanopi (LK), jumlah cabang total (JCT), jumlah cabang produktif (JCP), umur berbunga (UB), jumlah infloresen (JI), jumlah tandan (JT), persentase tandan menghasilkan buah (PTB), jumlah buah per tanaman (JB), dan jumlah buah per tandan (JBT).

88

22 Pengelompokan nilai daya gabung umum (DGU) 10 tetua jarak pagar.

93

23 Daya Gabung Khusus 10 tetua jarak pagar pada karakter tinggi tanaman (TT), lingkar batang (LB), lebar kanopi (LK), jumlah cabang total (JCT), dan umur mulai berbunga (UB).

94

24 Daya Gabung Khusus 10 tetua jarak pagar pada karakter jumlah cabang produktif (JCP), jumlah infloresen (JI), jumlah tandan (JT), persentase tandan menghasilkan buah (PTB), jumlah buah per tanaman (JB), dan jumlah buah per tandan (JBT).

96

25 Kombinasi persilangan antar 10 tetua yang memiliki daya gabung khusus (DGK) yang tinggi.

98

26 Heterosis (HMP) dan Heterobeltiosis (HBP) populasi F1 pada karakter jumlah cabang total per tanaman

(31)

Halaman

27 Heterosis (HMP) dan Heterobeltiosis (HBP) populasi F1 pada karakter jumlah buah per tanaman

105

28 Heterosis (HMP) dan Heterobeltiosis (HBP) individu terbaik sejumlah kombinasi persilangan pada karakter jumlah buah per tanaman.

109

29 Kuadrat tengah perlakuan pada karakter tinggi tanaman, lingkar batang, lebar kanopi, dan jumlah cabang total S1 hasil penyerbukan sendiri tetua ke i dan F1 hasil penyerbukan silang antar tetua ij.

120

30 Kuadrat tengah perlakuan pada karakter umur berbunga, jumlah cabang produktif, jumlah infloresen, jumlah tandan, dan jumlah buah S1 hasil penyerbukan sendiri dan F1 hasil penyerbukan silang..

120

31 Rataan tinggi tanaman pada S1 hasil penyerbukan sendiri tetua ke i dan F1 hasil penyerbukan silang tetua ke i dengan tetua ke j.

121

32 Perubahan nilai karakter () tinggi tanaman pada S1 hasil penyerbukan sendiri tetua ke i dibanding F1 hasil penyerbukan silang tetua ke i dengan tetua ke j.

121

33 Rataan lingkar batang pada S1 hasil penyerbukan sendiri tetua ke i dan F1 hasil penyerbukan silang tetua ke i dengan tetua ke j.

122

34 Perubahan nilai karakter () lingkar batang pada S1 hasil penyerbukan sendiri tetua ke i dibanding F1 hasil penyerbukan silang tetua ke i dengan tetua ke j

122

35 Rataan lebar kanopi pada S1 hasil penyerbukan sendiri tetua ke i dan F1 hasil penyerbukan silang tetua ke i dengan tetua ke j.

123

36 Perubahan nilai karakter () lebar kanopi pada S1 hasil penyerbukan sendiri tetua ke i dibanding F1 hasil penyerbukan silang tetua ke i dengan tetua ke j.

123

37 Rataan jumlah cabang total pada S1 hasil penyerbukan sendiri tetua ke i dan F1 hasil penyerbukan silang tetua ke i dengan tetua ke j.

124

38 Perubahan nilai karakter () jumlah cabang total pada S1 hasil penyerbukan sendiri tetua ke i dibanding F1 hasil penyerbukan silang tetua ke i dengan tetua ke j.

124

39 Rataan umur mulai berbunga pada S1 hasil penyerbukan sendiri tetua ke i dan F1 hasil penyerbukan silang tetua ke i dengan tetua ke j.

125

40 Perubahan nilai karakter () umur mulai berbunga pada S1 hasil penyerbukan sendiri tetua ke i dibanding F1 hasil penyerbukan silang tetua ke i dengan tetua ke j.

125

41 Rataan jumlah cabang produktif pada S1 hasil penyerbukan sendiri tetua ke i dan F1 hasil penyerbukan silang tetua ke i dengan tetua ke j.

(32)

Halaman

42 Perubahan nilai karakter () jumlah cabang produktif pada S1 hasil penyerbukan sendiri tetua ke i dibanding F1 hasil penyerbukan silang tetua ke i dengan tetua ke j.

126

43 Rataan jumlah infloresen pada S1 hasil penyerbukan sendiri tetua ke i dan F1 hasil penyerbukan silang tetua ke i dengan tetua ke j.

127

44 Perubahan nilai karakter () jumlah infloresen pada S1 hasil penyerbukan sendiri tetua ke i dibanding F1 hasil penyerbukan silang tetua ke i dengan tetua ke j.

127

45 Rataan jumlah tandan pada S1 hasil penyerbukan sendiri tetua ke i dan F1 hasil penyerbukan silang tetua ke i dengan tetua ke j.

128

46 Perubahan nilai karakter () jumlah tandan buah pada S1 hasil penyerbukan sendiri tetua ke i dibanding F1 hasil penyerbukan silang tetua ke i dengan tetua ke j.

128

47 Rataan jumlah buah pada S1 hasil penyerbukan sendiri tetua ke i dan F1 hasil penyerbukan silang tetua ke i dengan tetua ke j.

129

48 Perubahan nilai karakter () jumlah buah pada S1 hasil penyerbukan sendiri tetua ke i dibanding F1 hasil penyerbukan silang tetua ke i dengan tetua ke j.

129

49 Rataan jumlah buah per tanaman pada setiap F1 hasil penyerbukan silang antar tetua ke i dengan tetua ke j.

134

50 Kriteria daya hasil setiap F1 hasil penyerbukan silang antara tetua ke i dengan tetua ke j.

135

51 Persentase penurunan hasil buah pada populasi F1 sebagai akibat penyerbukan silang tetua RxS, RxT, SxR, SxT, TxR dan TxS (T= berdaya hasil Tinggi, S= berdaya hasil Sedang, R= berdaya hasil Rendah)

138

52 Skenario kombinasi persilangan antara tetua tri-monoecious

dengan monoecious dan tetua monoecious dengan

monoecious.

148

53 Umur berbunga (UB), jumlah infloresen (JI), jumlah tandan (JT), fruit set. (FS), jumlah buah (JB), tipe tanaman induk dan tipe tanaman setek 60 individu jarak pagar.

149

54 Keragaan infloresen hermaprodit dan non-hermaprodit pada 15 genotipe yang dievaluasi selama periode Agustus 2007 – Juli 2008 pada umur 3 bulan sampai > 12 bulan

158

55 Tipe bunga pada pohon induk dan setek yang berasal dari pohon induk tri-monoecious

161

56 Jumlah bunga hermaprodit pada populasi S1 hasil penyerbukan sendiri tetua tri-monoecious (SP 16-2) dan F1 hasil penyerbukan silang antara tetua tri-monoecious dengan tetua monoecious.)

(33)

Halaman

57 Rataan jumlah infloresen, jumlah tandan buah dan jumlah buah per tanaman pada F1 hasil persilangan antara tetua tri-monoecious berdaya hasil sedang (SP 16-2) dengan tetua

monoecious berdaya hasil rendah (R), sedang (S) dan tinggi (T)

(34)

(35)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1 Alur Penelitian 5

2 Sebaran frekuensi individu umur satu tahun berdasarkan karakter generatif dan komponen hasil.

34

3 Sebaran frekuensi individu umur dua tahun berdasarkan jumlah infloresen dan jumlah buah per tanaman.

35

4 Abnormalitas morfologi infloresen akibat pengaruh lingkungan.

36

5 Fluktuasi curah hujan (), rataan jumlah infloresen () dan tandan buah () yang dihasilkan selama periode 2007-2008.

38

6 Fluktuasi jumlah buah per tanaman 3 genotipe jarak pagar : HS 49-2 (), IP 1A-2 () dan PT 14-1 () pada kondisi curah hujan yang berbeda () sepanjang periode tahun 2007-2008.

39

7 Sebaran frekuensi individu berdasarkan kisaran jumlah buah per tanaman dan kadar minyak.

43

8 Genotipe terpilih jarak pagar berdaya hasil tinggi (> 200 buah per tanaman pada tahun I).

46

9 Genotipe terpilih jarak pagar berdaya hasil rendah (< 100 buah per tanaman tahun I).

47

10 Keragaan jumlah buah genotipe terpilih yang dievaluasi. 71 11 Keragaan percabangan pada populasi F1 hasil persilangan

tetua terpilih:

83

12 Keragaan S1 hasil penyerbukan sendiri yang mengalami

inbreeding depression.

133

13 Keragaan S1 hasil penyerbukan sendiri yang tidak mengalami

inbreeding depression.

133

14 Rataan jumlah buah pada F1 hasil penyerbukan silang antar tetua berdaya hasil tinggi x sedang ( ), tinggi x rendah ( ) dan sedang x rendah ( ).

139

15 Rataan jumlah buah pada F1 hasil penyerbukan silang antar tetua berdaya hasil rendah x tinggi ( ) dan rendah x sedang ( ).

139

16 Tipe bunga pada tanaman jarak pagar. 151

17 Tipe tanaman berdasarkan tipe bunga pada jarak pagar. 151 18 Progeni yang mewarisi sifat hermaprodit. 8 dari 15 progeni

yang berasal dari 5 tetua tri-monoecious mewarisi sifat hermaprodit ( ).

152

19 Keragaan tanaman monoecious dan tri-monoecious. 153 20 Tanaman andro-monoecious di Kebun Induk Jarak Pagar

Sukabumi, menghasilkan 500 buah per tanaman pada umur 6 bulan pada musim tanam tahun 2007-2008.

154

21 Persentase fruitset pada infloresen hermaprodit ( ) dan infloresen non hermaprodit ( ).

156

(36)

Halaman

23 Keragaan infloresen total per tanaman ( ) dan bunga hermaprodit per tanaman ( ) 8 genotipe tri-monoecious

selama periode pertumbuhan dan kondisi curah hujan () tahun 2007-2008.

159

24 Dugaan gen pengendali sifat hermaprodit pada tanaman jarak pagar

(37)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

1 Gambar 1. Setek tetua terpilih untuk persilangan diallel 187 2 Gambar 2. Pembibitan 100 F1 hasil persilangan diallel 10

tetua terpilih

187

3 Gambar 3. F1 pada umur 4 bulan setelah penanaman di lapangan.

188

4 Gambar 4 F1 pada umur 8 bulan setelah penanaman di lapangan.

188

5 Gambar 5. F1 hasil persilangan tetua berdaya hasil rendah x rendah memiliki cabang sedikit (<10) dan berbuah sedikit (< 200 buah per tanaman).

189

6 Gambar 6. F1 hasil persilangan tetua berdaya hasil rendah x tinggi memiliki jumlah cabang sedang (10-15) dan berbuah sedikit (< 200 buah per tanaman).

189

7 Gambar 7. F1 hasil persilangan tetua berdaya hasil tinggi x rendah memiliki jumlah cabang sedang (10-15) dan berbuah sedikit (< 200 buah per tanaman)

190

8 Gambar 8. F1 hasil persilangan tetua berdaya hasil tinggi x tinggi memiliki jumlah cabang banyak dan berbuah sedang (200 – 400 buah per tanaman).

(38)

(39)

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Jarak pagar (Jatropha curcas L.) merupakan tanaman asli dari daerah

tropis Amerika yang termasuk ke dalam famili Euphorbiaceae (Heller 1996). Di

Indonesia, jarak pagar dapat ditemukan di hampir seluruh wilayah Indonesia.

Tanaman ini dilaporkan dapat menghasilkan biji dengan kandungan minyak

berkualitas tinggi yang dapat dimanfaatkan sebagai bio-fuel, baik untuk bio-diesel

(Heller 1996), maupun bio-kerosene (Prastowo 2008 dan Mahmud et al. 2008).

Adanya isu kelangkaan bahan bakar minyak dan tidak menentunya harga minyak

dunia sejak tahun 2005 mendorong sejumlah negara untuk memulai penelitian dan

pengembangan tanaman jarak pagar sebagai tanaman penghasil energi alternatif.

Pemilihan sumber energi ini didasarkan pada sejumlah keunggulan yang dimiliki

oleh tanaman jarak pagar, diantaranya pemanfaatannya tidak akan berkompetisi

dengan kebutuhan untuk pangan seperti yang terjadi pada tanaman penghasil

bio-fuel lainnya seperti ubi kayu, jagung, kelapa dan kelapa sawit. Manfaat tanaman

jarak pagar tidak terbatas sebagai penghasil bahan bakar nabati, tetapi juga untuk

minyak pelumas, bahan baku dalam pembuatan sabun berkualitas tinggi; bahan

baku dalam industri insektisida, fungisida dan moluskasida, serta untuk obat anti

tumor (Jones & Miller 1992; Heller 1996; Lin etal. 2003).

Meskipun berpotensi menjadi penghasil bahan bakar nabati (BBN),

informasi tentang tanaman dan teknik budidaya jarak pagar yang didasarkan pada

data kuantitatif hasil penelitian relatif sangat terbatas. Penyediaan bahan tanaman

menjadi salah satu kendala dalam budidaya bila jarak pagar akan dikembangkan

secara besar-besaran. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, upaya yang harus

dilakukan adalah perbaikan bahan tanaman melalui kegiatan pemuliaan tanaman.

Perbaikan bahan tanaman pada tanaman jarak pagar yang merupakan tanaman

tahunan yang menyerbuk silang dapat dilakukan melalui perbaikan populasi atau

perakitan hibrida.

Perbaikan populasi telah dimulai oleh Puslitbang Perkebunan melalui

(40)

di Indonesia. Bahan tanaman ini memiliki tingkat produksi yang jauh lebih tinggi

dibanding rata-rata populasinya, yang mencapai 1 ton/ha/tahun dengan kadar

minyak berkisar 36 % – 37 % pada hasil seleksi siklus pertama (IP-1) dan 2

ton/ha/tahun pada provenan hasil seleksi siklus kedua (IP-2) (Hasnam et al. 2007).

Hingga saat ini bahan tanaman ini dinilai belum mampu memberikan keuntungan

bagi petani. Hal ini merupakan salah satu permasalahan yang menyebabkan

petani kurang tertarik untuk mengembangkan jarak pagar.

Hal tersebut dikuatkan oleh simulasi usahatani yang dilakukan oleh

Kemala (2006) yang menunjukkan bahwa pada tingkat teknologi rendah,

penggunaan bahan tanam asalan akan mengakibatkan petani mengalami defisit

pendapatan pada tahun ke-1 dan ke-2, jika hasil jarak pagar kurang dari 2 ton/ha

dan harga biji berkisar antara Rp. 700 – Rp. 1.000 kg bobot kering. Tingkat

produktivitas > 2 ton/ha/tahun dari sejak tahun I penanaman tidak akan dapat

diperoleh jika petani menanam jarak pagar dengan menggunakan benih tanaman

jarak pagar asalan dan bukan benih unggul hasil kegiatan pemuliaan.

Untuk mendukung pengembangan tanaman jarak pagar, perlu

dikembangkan varietas yang tidak hanya berdaya hasil tinggi, tetapi harus

merupakan tipe ideal (ideotype) yang baik yang memberikan kenyamanan bagi

yang mengusahakan, yaitu tidak terlalu tinggi sehingga tidak menyulitkan proses

panen, batang yang kokoh sehingga tidak mudah patah atau rebah, cabang

produktif yang cukup banyak, umur mulai berbunga dan berbuah yang relatif

cepat, kemasakan buah yang relatif serempak setiap periode panen dan berbuah

sepanjang tahun.

Untuk dapat merakit varietas tanaman jarak pagar sesuai ideotype yang

dikehendaki, diperlukan evaluasi terhadap koleksi jarak pagar yang dimiliki.

Evaluasi dilakukan untuk menggali informasi genetik yang selanjutnya dapat

dimanfaatkan dalam menyusun program pemuliaan tanaman jarak pagar. Hingga

saat ini informasi keragaman dan potensi materi genetik jarak pagar di Indonesia

relatif masih sangat terbatas. Informasi yang dibutuhkan meliputi keragaman

genetik karakter-karakter penting yang terkait dengan daya hasil,

genotipe-genotipe yang berpotensi untuk dimanfaatkan dalam program perakitan varietas

(41)

hasil yang dapat dimanfaatkan dalam program perakitan varietas jarak pagar

berdaya hasil tinggi.

Dengan mengetahui informasi genetik dan potensi genetik koleksi jarak

pagar yang dimiliki, dapat ditetapkan tipe varietas yang akan dikembangkan.

Salah satu pilihannya adalah perakitan varietas sintetik atau komposit yang

memanfaatkan daya gabung tetua-tetua berpotensi untuk menghasilkan populasi

baru yang memiliki daya hasil tinggi dan memiliki sifat-sifat unggul yang

diperlukan. Metode ini telah banyak dilakukan pada komoditas lain di antaranya

jagung. Pilihan lainnya adalah merakit varietas hibrida. Sebagai tanaman tahunan

yang menyerbuk silang dan dapat diperbanyak secara vegetatif, metoda pemuliaan

yang dapat dilakukan adalah menghasilkan hibrida hasil persilangan tetua

heterozigot dengan memanfaatkan efek pseudoheterosis. Perbanyakan hibrida

selanjutnya dapat dilakukan secara vegetatif. Metoda ini telah diterapkan pada

sejumlah tanaman tahunan diantaranya jeruk (Baihaki 1999). Kemungkinan

lainnya adalah memanfaatkan potensi menyerbuk sendiri pada tanaman jarak

pagar untuk menghasilkan varietas jarak pagar berdaya hasil tinggi yang

homosigot. Adanya tipe tanaman jarak pagar tri-monoecious yang mampu

menghasilkan bunga hermaprodit juga merupakan salah satu peluang untuk

merakit varietas jarak pagar tri-monoecious yang berdaya hasil tinggi.

Tujuan Penelitian

Tujuan umum penelitian adalah untuk mengevaluasi materi genetik dan

mendapatkan informasi genetik tanaman agar dapat dimanfaatkan dalam

program perakitan varietas jarak pagar berdaya hasil tinggi dan memiliki

sifat-sifat penting lainnya, dengan tingkat produksi pada tahun pertama mencapai > 2

ton/ha dengan kadar minyak  37 % melalui kegiatan pemuliaan tanaman. Tujuan khusus penelitian ini adalah : (1) mengevaluasi keragaan morfologi dan

daya hasil 60 genotipe terpilih jarak pagar asal biji selama 2 tahun untuk

pemilihan genotipe berpotensi, (2) mengevaluasi keragaman genetik, heritabilitas

dan korelasi antar karakter genotipe berpotensi untuk pemilihan tetua yang akan

(42)

zuriat untuk menentukan tipe varietas yang akan dihasilkan, (4) mengukur nilai

inbreeding depression pada populasi baru hasil penyerbukan sendiri dan

outbreeding depression pada hasil penyerbukan silang sejumlah tetua berpotensi

untuk menentukan program pemuliaan, dan (5) mengevaluasi pewarisan bunga

hermaprodit pada tanaman jarak pagar andro-monoecious dan tri-monoecious

untuk melihat peluang perakitan varietas tanaman jarak pagar tri-monoecious

yang berdaya hasil tinggi.

Kerangka Pemikiran dan Manfaat Penelitian

Informasi genetik sangat diperlukan dalam menyusun program pemuliaan

tanaman jarak pagar untuk perakitan varietas berdaya hasil tinggi. Pada tanaman

jarak pagar, informasi keragaman genetik, korelasi antara karakter vegetatif

dengan komponen hasil, heritabilitas karakter-karakter yang merupakan

komponen daya hasil, daya gabung umum dan daya gabung khusus tetua yang

berpotensi untuk perakitan varietas berdaya hasil tinggi masih sangat sedikit.

Untuk memperoleh informasi genetik tersebut perlu dilakukan evaluasi terhadap

materi genetik yang tersedia. Penelitian disertasi ini dirancang dengan sasaran

mendapatkan informasi genetik jarak pagar yang dapat dimanfaatkan sebagai

model perakitan varietas unggul ideotype berdaya hasil tinggi dengan potensi

produksi > 2 ton/ha pada tahun pertama (> dari IP-1, IP-2 dan IP-3).

Ruang Lingkup Penelitian

Untuk mencapai target dan luaran yang diinginkan dilakukan sejumlah

kegiatan penelitian seperti yang disajikan pada diagram alir pada Gambar 1

meliputi (1) Evaluasi morfologi dan daya hasil sejumlah genotipe terpilih untuk

mengidentifikasi genotipe berdaya hasil tinggi selama periode dua tahun, (2)

Evaluasi ragam genetik genotipe berpotensi yang akan dipilih sebagai tetua untuk

studi genetik, dan (3) Evaluasi progeni hasil persilangan tetua terpilih untuk

mempelajari daya gabung, inbreeding dan outbreeding depression, dan pewarisan

(43)

[image:43.595.79.525.69.787.2]

Gambar 1. Alur Penelitian

Figure 1. Research flow

Evaluasi morfologi dan hasil selama 2 tahun (2007 – 2009)

Informasi genetik sebagai model untuk program pemuliaan jarak pagar untuk merakit varietas unggul yang berdaya hasil biji yang tinggi

Zuriat hasil penyerbukan sendiri

dan penyerbukan silangtetua berdaya hasil rendah, sedang

dan tinggi

Evaluasi morfologi dan daya hasil

Pendugaan ragam genetik 10 tetua terpilih (berdasarkan karakter morfologi dan hasil)

(2009 – 2010)

DGU, DGK, Heterosis

Genotipe terpilih Jarak Pagar

Penyerbukan sendiri (selfing) dan penyerbukan silang (crossing) 10 tetua terpilih berdaya hasil rendah, sedang dan tinggi

Zuriat hasil penyerbukan silang

tetua berbunga hermaprodit dan non

hermaprodit

pewarisan sifat hermaprodit inbreeding dan

outbreeding depression 1

Zuriat hasil penyerbukan silang

antar tetua berdaya hasil rendah, sedang

dan tinggi

5 4

3

(44)

TINJAUAN PUSTAKA

Botani Jarak Pagar (Jatropha curcas L.)

Tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L.) termasuk dalam famili

Euphorbiaceae. Tanaman ini merupakan tanaman tahunan berumah satu yang

termasuk dalam kelompok tanaman diploid dengan jumlah kromosom 2n=2x=22

(Paramathma et al. 2005). Dalam satu tanaman yang sama ditemukan bunga

jantan dan bunga betina dengan rasio antara 29 : 1, adakalanya ditemukan juga

bunga hermaprodit (monoecious dan protandrous). Rasio bunga jantan dan bunga

betina berfluktuasi mengikuti perubahan lingkungan. Hasil evaluasi di kebun

induk jarak pagar Pakuwon, Sukabumi menunjukkan rasio bunga jantan dan

bunga betina berkisar Bunga jantan dan bunga betina membuka pada saat yang

berbeda sehingga tanaman ini cenderung mengalami penyerbukan silang antar

tanaman (xenogamy) dengan bantuan serangga. Penyerbukan sendiri

(geitonogamy) juga dapat terjadi karena adanya bunga hermaprodit (Raju &

Ezradanam 2002), atau adanya aktivitas polinator (Hartati 2007). Beberapa

polinator pada jarak pagar mengakibatkan terjadinya perbedaan tipe penyerbukan.

Serangga terbang seperti lalat, kumbang dan serangga terbang lainnya mendorong

terjadinya xenogamy, sedangkan semut dan serangga merayap mendorong

terjadinya geitonogamy (Raju & Ezradanam 2002).

Berdasarkan morfologinya, tanaman jarak pagar termasuk jenis pohon

kecil atau semak dengan tinggi dapat mencapai lebih dari 5 m. Selama fase

hidupnya tanaman ini mengalami pertumbuhan yang bertahap dan kadang-kadang

terhenti (dorman) tergantung kondisi iklim. Hal ini mengakibatkan morfologinya

berubah-ubah setiap periode. Jarak pagar memiliki daun yang bertoreh 5 atau 7

dengan ukuran panjang dan lebar 15 cm dan 6 cm (Heller 1996). Dalam kondisi

optimal, tanaman jarak pagar mulai berproduksi pada umur 6-8 bulan setelah

tanam (Mahmud et al. 2006) dengan produktivitas berkisar 0,3 – 0,6 ton/ha pada

tahun pertama (Hasnam 2006a). Produktivitas akan terus meningkat sejalan

dengan pertumbuhan dan perkembangan tanaman, dan mulai stabil setelah tahun

(45)

Asal dan Pusat Penyebaran Jarak Pagar

Menurut Dehgan & Webster (1979), jarak pagar berasal dari Mexico atau

Amerika Tengah. Beberapa tulisan melaporkan bahwa tanaman ini banyak

ditemukan di Karibia. Dari Karibia, para pelaut Portugis membawa tanaman ini

ke berbagai negara di Afrika dan Asia termasuk Indonesia. Kemampuan tanaman

jarak pagar untuk tumbuh dari bagian vegetatif disinyalir berakibat pada

rendahnya keragaman genetik tanamannya.

Di Indonesia, tanaman ini dapat dijumpai di hampir seluruh wilayah

kepulauan mulai dari Sumatra, Jawa, Nusa Tenggara dan Sulawesi. Hal ini

dibuktikan dari eksplorasi yang dilakukan oleh tim peneliti dari Pusat Penelitian

dan Pengembangan Perkebunan (Puslitbangbun) yang berhasil mengumpulkan

provenan-provenan dari berbagai wilayah di Indonesia seperti Sumatra Barat,

Lampung, Banten, Jawa Barat, Jawa Tengah, Jawa Timur, Nusa Tenggara Barat,

Nusa Tenggara Timur dan Sulawesi Selatan (Mahmud 2006).

Manfaat Jarak Pagar

Bila dibudidayakan dengan baik, tanaman jarak pagar dapat hidup dan

berproduksi hingga berumur 50 tahun. Selama ini sesuai dengan namanya,

tanaman ini digunakan sebagai pagar pembatas pekarangan atau pagar. Namun

demikian, daging biji dari buah tanaman jarak pagar diketahui dapat

menghasilkan minyak nabati. Minyak nabati asal jarak pagar telah digunakan

sebagai minyak pelumas, campuran untuk pembuatan sabun berkualitas tinggi;

digunakan dalam industri insektisida, fungisida dan moluskasida (Jones & Miller

1992, Heller 1996, Lin et al. 2003). Minyak jarak pagar dilaporkan mempunyai

bahan aktif yang berpotensi untuk mengendalikan hama ulat Helicoverpa

armigera pada kapas, Sesamia calamistis pada sorghum dan kumbang Sitophilus

zeamays pada jagung. Sebagai molluskasida, ekstrak minyak jarak pagar dapat

digunakan untuk mengendalikan keong mas (Pomacea sp) dan siput penyebar

penyakit Schistosomiasis (parasit darah) yang banyak menyerang manusia di

(46)

Nama Jatropha berasal dari bahasa Yunani yaitu jatros yang berarti dokter

dan trophé yang berarti makanan. Arti nama ini sangat sesuai mengingat

potensinya yang cukup besar sebagai obat. Minyak jarak pagar juga dapat

digunakan sebagai obat gatal/sakit kulit dan obat pereda rasa sakit karena

reumatik. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa curcin yang terkandung

dalam biji jarak pagar memiliki efek anti tumor (Lin et al. 2003), Penelitian lain

menunjukkan forbol ester yang diisolasi dari minyak biji jarak pagar adalah

forbol ester temuan baru yang bersifat sebagai promoter tumor yang memiliki

aktivitas lebih lemah dibanding forbol ester lainnya (Hirota et al. 1988).

Meskipun adanya curcin yang terkandung pada J. curcas menyebabkan

tanaman ini termasuk kelompok tanaman yang mengandung racun sehingga tidak

dapat dimakan, ditemukan satu provenan dari daerah Quintana Roo dan Veracruz

Mexico yang bersifat tidak beracun (Makkar et al. 1998). Provenan yang tidak

beracun ini berpotensi untuk dimanfaatkan tidak saja sebagai bio-fuel, tetapi hasil

sampingnya juga dapat dimanfaatkan sebagai pakan ternak.

Sebagai tanaman penghasil minyak, jarak pagar berpotensi besar sebagai

bahan bakar nabati (BBN) atau bio-fuel, yang dapat digunakan sebagai bahan

bakar rumah tangga (bio-kerosene) (Prastowo 2008 dan Mahmud et al. 2008),

maupun bio-diesel (Hamdi 2007). Potensinya sebagai BBN pernah dimanfaatkan

oleh Jepang semasa perang dunia II, yaitu untuk minyak pesawat terbang.

Disamping itu minyak biji jarakpagar juga sering digunakan sebagai bahan bakar

untuk penerangan. Dengan kemajuan teknologi, penggunaan minyak biji jarak

pagar mulai ditinggalkan dan digantikan dengan minyak bumi maupun sumber

energi lainnya. Adanya isu kelangkaan sumber energi bahan bakar minyak

(BBM) yang tidak terbarukan mengakibatkan tanaman jarak pagar yang

merupakan salah satu sumber energi baru dan terbarukan (EBT) berubah posisi

dari yang tadinya hanya merupakan tanaman yang tidak mendapat perhatian

menjadi komoditas yang kembali diperhatikan. Banyak negara mulai melakukan

penelitian untuk mengeksplorasi potensi tanaman dan mempelajari peluang untuk

mengembangkan tanaman jarak pagar sebagai tanaman penghasil energy

alternatif. Cina bahkan melakukan uji coba minyak jarak untuk bahan bakar

(47)

Keragaman Genetik Jarak Pagar

Sebagai tanaman yang termasuk dalam kategori neglected crop, belum

banyak informasi keragaman tanaman yang telah dilaporkan. Perbanyakan

tanaman yang dapat dilakukan secara vegetatif disinyalir berakibat sempitnya

keragaman genetik jarak pagar. Analisis provenan yang dilakukan di Senegal

menunjukkan bahwa plasma nutfah jarak pagar yang dievaluasi mempunyai

keragaman yang tinggi untuk karakter jumlah buah (kapsul), bobot buah, jumlah

biji dan bobot biji pertanaman dengan nilai koefisien keragaman (CV)

berturut-turut 41 %, 47 %, 47 % dan 48 %. Sementara itu karakter bobot 1000 biji dan

persentase tanaman yang menghasilkan biji (tanaman produktif) menunjukkan

keragaman yang rendah antar populasi dan individu tanaman dengan nilai CV

berturut-turut 5 % dan 10 % (Heller 1996). Keragaman yang tinggi juga telah

diamati diantara populasi tanaman jarak pagar yang berasal dari Afrika Barat dan

Timur, Amerika Utara dan Tengah serta Asia (Makkar et al. 1997), yang meliputi

antara lain: karakter bobot biji bervariasi (0,49 – 0,86 gram/biji), persentase bobot

kernel (54 – 64 %), kandungan protein kasar (19 – 31 %) dan kandungan minyak

(43 – 59 %). Selain itu juga dilaporkan adanya interaksi antara genotipe dan

lingkungan (genotype by environment interaction).

Hasil penelitian terhadap 24 aksesi jarak pagar yang dikoleksi dari

berbagai agroklimat yang berbeda di propinsi Haryana India menunjukkan adanya

variasi pada ukuran benih, bobot 100 benih dan kandungan minyak. Kandungan

minyak bervariasi mulai dari 28 – 38,8 %. Tingginya koefisien korelasi fenotipik

dibanding koefisien korelasi genotipik menunjukkan besarnya pengaruh

lingkungan. Heritabilitas yang tinggi pada kandungan minyak menunjukkan

adanya aksi gen aditif. Bobot benih berkorelasi positif dengan panjang benih dan

kandungan minyak (Kaushik et al. 2007).

Di Indonesia, hasil pengamatan awal yang telah dilakukan terhadap

provenan jarak pagar di Kebun Induk Jarak Pagar, Pakuwon dan Kebun Induk

Jarak Pagar di Asembagus menunjukkan bahwa plasma nutfah jarak pagar yang

dikoleksi dari berbagai daerah di Indonesia menunjukkan adanya keragaman

(48)

jumlah biji per buah (Hasnam 2006b), potensi produksi (Hadi-Sudarmo et al.

2007), dan percabangan (Mardjono et al. 2007). Koleksi plasma nutfah juga

mempunyai keragaman untuk berbagai karakter yang terkait dengan daya hasil

biji, antara lain: umur mulai berbunga dan berbuah, jumlah tandan (infloresen) per

tanaman, dan jumlah buah per tandan. Hasil evaluasi awal juga menunjukkan

adanya sejumlah nomor koleksi plasma nutfah yang mampu menghasilkan lebih

dari 100 buah/tanaman pada tahun I penanaman (Hasnam 2007; Hadi-Sudarmo et

al. 2007). Sejumlah nomor koleksi plasma nutfah yang memiliki potensi produksi

tinggi tersebut dapat dijadikan calon tetua donor untuk sifat daya hasil tinggi

dalam proses perakitan varietas unggul baru tanaman jarak pagar.

Tipe Penyerbukan Tanaman Jarak Pagar

Pengelompokan tanaman berdasarkan tipe penyerbukannya dapat

dibedakan atas 3 tipe. Tanaman yang mengalami penyerbukan silang berkisar

dari 0-10 % digolongkan tanaman menyerbuk sendiri, tanaman yang mengalami

penyerbukan silang berkisar dari 10-20 % digolongkan tanaman cenderung

menyerbuk sendiri, sedangkan tanaman yang mengalami penyerbukan silang lebih

dari 20 % digolongkan tanaman yang menyerbuk silang (Chahal & Gosal 2006).

Berdasarkan letak stamen dan pistil yang terpisah pada bunga jantan dan bunga

betina dan berdasarkan saat reseptif kepala putik yang berbeda dengan polen,

Dehgan & Webster (1979) mengelompokkan tanaman jarak pagar ke dalam

kelompok tanaman menyerbuk silang. Berdasarkan keberadaan serangga

penyerbuk, maka potensi menyerbuk silang dan menyerbuk sendiri pada tanaman

jarak pagar sama besar (Raju & Ezradanam 2002, Hartati 2007).

Pengelompokan Materi Genetik

Pengelompokan materi genetik pada tanaman jarak pagar perlu dilakukan

untuk mengetahui seberapa besar keragaman genetik populasi yang ada. Analisis

gerombol dapat dilakukan untuk mengelompokkan aksesi menjadi beberapa

(49)

berdasarkan pengukuran sifat yang diamati (Johnson & Wichern 1988).

Pengelompokan anggota koleksi plasma nutfah kedalam kelompok dengan sifat

morfologi yang sama atau secara genetik sama sangat diperlukan yaitu :

1. Bila sedikit sejarah tanaman yang diketahui seperti pada tanaman millet

(Hussaini et al. 1977)

2. Bila struktur populasi dalam koleksi tidak diketahui seperti pada plasma

nutfah Avena sterillis (Marshall & Brown 1975)

3. Bila akan diterapkan metoda pemuliaan tanaman yang baru misalnya

seleksi inbred seperti pada pengembangan hibrida sorghum (Nath et al.

1984)

Peningkatan Produktivitas Tanaman

Pengembangan komoditas selalu membutuhkan bahan tanaman unggul

yang memiliki produktivitas tinggi sehingga memberikan keuntungan atau

efisiensi ekonomi bagi yang akan mengusahakannya. Demikian juga pada

tanaman jarak pagar, masalah produktivitas tanaman saat ini menjadi tuntutan

masyarakat yang berminat untuk mengusahakannya. Sebagai tanaman yang

menyerbuk silang, maka semua upaya perbaikan genetik harus didasarkan pada

populasi (Heller 1996). Seleksi massa merupakan metode pemuliaan yang paling

sederhana dimana tanaman yang superior dipilih untuk dievaluasi lebih lanjut.

Pada metoda ini pemulia memanfaatkan variasi genetik aditif yang ada dalam

populasi tanaman. Seleksi dapat dilakukan berulang dan merupakan metoda yang

banyak digunakan pada pemuliaan tanaman pohon. Pada tanaman jarak pagar

metoda ini juga mulai digunakan.

Metoda seleksi tersebut telah diterapkan oleh Puslitbang Perkebunan sejak

tahun 2006. Seleksi siklus pertama yang dilakukan terhadap sejumlah nomor

koleksi plasma nutfah jarak pagar berhasil mengidentifikasi populasi 1A,

IP-1M dan IP-1P yang mempunyai daya hasil biji rata-rata sebanyak 88 (± 21), 52 (±

14,7) dan 114 (± 20,0) buah per tanaman (Hasnam 2007). Kriteria seleksi pada

siklus pertama adalah tanaman dengan jumlah buah lebih dari 200 buah/tanaman

(50)

(Hasnam et al. 2007). Potensi daya hasil biji yang bisa dicapai oleh populasi

IP-1A, IP-1M dan IP-1P tersebut pada tahun kedua diperkirakan mencapai 0,9-1,5,

ketiga 2,0-3,0, keempat 4,0-4,5, dan kelima 4,5-5 ton biji kering per hektar

(Hasnam 2007).

Seleksi siklus kedua dilakukan dengan kriteria seleksi jumlah buah lebih

dari 400 buah/tanaman pada tahun pertama. Seleksi ini telah menghasilkan IP-2

dengan target produksi 2 ton pada tahun pertama, 3-3,5 ton pada tahun kedua,

4,5-5 ton pada tahun ketiga, 6-7 ton pada tahun keempat dan mulai stabil sejak tahun

kelima hingga kesepuluh (Hasnam et al. 2007). Produktivitas yang sesungguhnya

belum diketahui karena pengembangan jarak pagar di Indonesia baru berjalan

efektif 2 tahun terhitung mulai awal tahun 2006 bersamaan dengan keluarnya

Inpres no 1 tahun 2006 dan Perpres no 5 tahun 2006. Pengembangan tersebut

mulai surut karena ketidakjelasan pasar.

Potensi produksi yang telah dicapai oleh populasi tersebut dirasa masih

belum menguntungkan. Simulasi untuk menghitung keuntungan usahatani jarak

pagar yang dilakukan Kemala (2006) menunjukkan petani yang menanam jarak

pagar dengan teknologi rendah (dosis pupuk kandang < 1 kg/tanaman, pupuk

buatan < 100 kg/ha, jarak tanam tidak teratur) baru akan memperoleh keuntungan

jika varietas jarak pagar yang ditanam mampu menghasilkan biji kering sebesar 2

ton/ha/tahun. Hal tersebut didasarkan pada harga biji kering jarak pagar sebesar

Rp700,- - Rp1.000,- per kg, sebagaimana harga yang diterima petani pada saat

simulasi dilakukan. Untuk itu, varietas unggul tanaman jarak pagar dengan daya

hasil > 2 ton/ha/tahun sejak tahun pertama perlu untuk disediakan karena plasma

nutfah tanaman jarak pagar yang ada saat ini belum mampu memenuhi kriteria

tersebut. Dengan asumsi populasi per hektar adalah 2.500 tanaman dan faktor

koreksi 20 % (Hasnam 2006a), produksi > 2 ton/ha/tahun akan dapat dicapai bila

genotipe yang dikembangkan memiliki potensi produksi > 400 buah per tanaman

per tahun. Bila setiap infloresen menghasilkan buah rata-rata 10 buah/infloresen,

tanaman harus mampu menghasilkan 40 infloresen dalam setahun. Oleh sebab itu

tanaman yang akan dirakit harus memiliki potensi produksi minimal 400 buah per

tanaman per tahun mulai tahun pertama, artinya harus memiliki potensi produksi

(51)

Meskipun hasil evaluasi awal menunjukkan adanya sejumlah genotipe

yang memiliki potensi produksi lebih baik dibanding populasi lainnya, sejumlah

laporan menyebutkan bahwa produksi jarak pagar sangat berfluktuasi tergantung

kondisi lingkungan. Makkar et al. (1997) melaporkan adanya interaksi genotipe x

lingkungan yang nyata untuk karakter-karakter bobot biji, persentase bobot

kernel, kandungan protein kasar dan kandungan minyak yang menunjukkan

lingkungan memberikan pengaruh yang spesifik pada provenan-provenan tertentu.

Adanya interaksi yang tinggi terhadap kondisi lingkungan merupakan hal yang

harus menjadi pertimbangan bagi para pemulia pada saat menyusun program

perakitan varietas karena interaksi dengan lingkungan juga mempengaruhi

pewarisan karakter tanaman (Baihaki 1999). Dengan demikian dalam melakukan

evaluasi pada tanaman jarak pagar yang merupakan tanaman tahun, pengamatan

karakter morfologi terutama karakter kuantitatif perlu dilakukan selama beberapa

waktu, minimal selama periode pertumbuhan satu tahun. Hasil evaluasi akan

memberikan data yang lebih baik pada saat pertumbuhan dan produksi tanaman

jarak pagar mulai stabil yaitu pada tahun kelima (Hasnam et al. 2007).

Hibrida

Heller (1996) menyebutkan salah satu alternatif dalam program perbaikan

tanaman jarak pagar adalah merakit hibrida. Dalam pemuliaan tanaman, hibrida

adalah keturunan yang dihasilkan dari suatu perkawinan atau persilangan

(hibridisasi) antara dua individu yang berbeda genotipenya (Singh 1990).

Berdasarkan proses pembentukannya, hibrida dapat dibedakan atas 2 macam yaitu

(1) persilangan sederhana (simple cross) yaitu persilangan antar 2 tetua, dan (2)

persilangan kompleks (complex cross) yaitu persilangan antar lebih dari 2 tetua.

Hibrida adalah generasi pertama yang dihasilkan dari persilangan antara galur

murni, inbred, varietas bersari bebas, klon atau populasi yang berbeda secara

genetik (Singh 1990).

Chahal & Gosal (2006) menyebutkan prinsip dasar dari proses hibridisasi

pada tanaman yang berkembang biak secara vegetatif sama dengan tanaman yang

(52)

yang memiliki nilai daya gabung umum (DGU) dan daya gabung khusus (DGK)

yang tertinggi. Ada beberapa hal yang mendasari agar hibrida yang dihasilkan

memiliki karakter yang diinginkan. Borojevic (1990) mendasarkan pemilihan

tetua persilangan pada tiga konsep dasar yaitu (1) konsep varietas, (2) konsep

karakter, dan (3) konsep gen. Pada konsep varietas mencakup seleksi dari

sejumlah varietas untuk disilangkan dengan asumsi bahwa kombinasi dari

sifat-sifat positif akan muncul pada hibrida yang dihasilkan. Konsep ini umumnya

digunakan pada program pemuliaan yang masih awal dimana belum tersedia

informasi mengenai karakter dan kendali genetik karakter-karakter penting yang

akan diperbaiki. Dengan demikian keberhasilan dari proses hibridisasi tergantung

dari jumlah kombinasi persilangan. Secara umum, peluang keberhasilan

penggunaan konsep varietas sering kurang menggembirakan.

Pada konsep karakter, pemilihan tetua untuk disilangkan didasarkan pada

pengetahuan tentang sifat-sifat yang nantinya dapat dikombinasikan dalam

varietas baru. Pemuliaan silang balik merupakan salah satu contoh dari pemuliaan

tanaman yang pemilihan tetua persilangannya didasarkan pada konsep ini.

Konsep karakter lebih banyak dilakukan oleh pemulia tanaman. Pada konsep

karakter, peluang keberhasilannya sangat tergantung dari besarnya peluang setiap

karakter muncul yang ditentukan oleh nilai heritabilitasnya dan ada tidaknya

keterpautan gen. Sebagai contoh jika seorang pemulia akan menggabungkan

karakter A dan B dalam satu genotipe, maka bila peluang munculnya A

diasumsikan 0,5 dan peluang B adalah 0,25, maka peluang A dan B berkumpul

pada satu genotipe adalah 0,5 x 0,25 = 0,125. Artinya untuk mendapatkan

genotipe tersebut, jumlah progeni harus cukup banyak sehingga akan diperoleh

genotipe yang diinginkan. Semakin banyak karakter yang akan dihimpun dalam

satu karakter, semakin kecil peluang terjadinya sehingga harus semakin besar

populasi yang diseleksi.

Konsep gen merupakan konsep pemilihan tetua persilangan yang

didasarkan pada konstitusi genetik dari sifat-sifat yang diinginkan.