ABSTRACT
QUANTITATIVE GENETIC ANALYSIS FOR VEGETATIVE AND GENERATIVE TRAITS ON THREE
CULTIVARS OF SWEET CORN
By
YORRENSA ULAN SARI
Sweet corn is one of the horticulture commodities of high economic value.
Markets require a great volume of the sweet corn. Plant breeders conduct
selection on the sweet corn plants to improve their vegetative and generative
traits. The selection in a breeding program results in a better qualitative and
quantitative properties. Analysis of variance (anova) determines the genetic
variances inherited from the parents. The amount of genetic variance of a trait in
a population affects the magnitude of heritability in the environment where it
grows. The greater the value of heritability, the greater the probability of the
progenies to inherit these properties, and the smaller the effects of the
environment to hamper the inheritance.
The study aimed to determine: (1) the vegetative and generative traits in three
sweet corn cultivars and to compare the traits with the commercial standard; (2)
Yorrensa Ulan Sari
diallel-epistatic segregation of the seeds following 9 Round: 7 wrinkle and 12
Round: 4 wrinkle.
The study employed a non-factorial randomized complete-block design with three
replications. The progeny lines of LASS Round-Yellow, LASS wrinkle-Yellow,
and LAW Round-white cultivars were evaluated. The anova determined
differences among traits and the Tukey’s HSD 5 % was used to rank the lines.
Furthermore the mean squares of the anova calculated for their expected values.
The expected values calculated for genetic variance (σ2
g), broad-sense heritability
(h2BS), and genetic coefficient of variability (CVg) values. A test of goodness of
fit χ2
established the segregation of seed shape and color.
The results showed that there were no differences among the LASS
Round-Yellow, LASS wrinkle-Round-Yellow, and LAW Round-white cultivars for the
vegetative and generative traits. Therefore the three cultivars were at the same
rank. The values of the genetic variance (σ2g) and the broad-sense heritability
(h2BS) were not existing, or were not different from zero. The LASS
Round-yellow cultivar fitted a Mendelian segregation ratio of the seeds of 12 Round: 4
wrinkle. The LASS wrinkle-Yellow cultivar did not segregate either for the seed
shape or seed color. This cultivar was homozygous for the seed shape and color,
and produced wrinkle seeds true type for a sweet corn.
ABSTRAK
ANALISIS GENETIKA KUANTITATIF UNTUK
SIFAT VEGETATIF DAN GENERATIF PADA
TIGA KULTIVAR JAGUNG MANIS
Oleh
YORRENSA ULAN SARI
Jagung manis merupakan salah satu komoditas hortikultura yang bernilai ekonomi
tinggi karena banyak disukai oleh masyarakat. Pemuliaan dilakukan pada
tanaman jagung manis untuk memperbaiki sifat-sifat kualitatif maupun kuantitatif
dan salah satu program pemuliaan yang dilakukan adalah seleksi. Analisis ragam
genetik dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat yang diwariskan dari tetua yang
berada di ekosistem tempat ia tumbuh. Besarnya keragaman genetik suatu sifat
dalam populasi akan mempengaruhi besarnya heritabilitas. Semakin besar nilai
heritabilitas, semakin besar pula peluang sifat tersebut dapat diwariskan kepada
zuriat turunannya.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui: (1) perbedaan sifat vegetatif dan
Yorrensa Ulan Sari
komersial; (2) ragam genetik dan heritabilitas broad-sense ketiga kultivar jagung
manis; dan (3) segregasi epistatik dialel 9 bulat: 7 kisut dan 12 bulat: 4 kisut.
Penelitian ini menggunakan rancangan kelompok lengkap teracak nonfaktorial
dengan tiga ulangan. Lini zuriat yang digunakan adalah LASS Kuning Bulat
(KuBu), LASS Kuning kisut (Kuki), dan LAW putih Bulat (puBu). Data diambil
dari variabel vegetatif dan generatif dan dilakukan analisis ragam. Pemeringkatan
ketiga kultivar jagung manis dilakukan berdasarkan Beda Nyata Jujur (BNJ) 5 %.
Berdasarkan kuadrat nilai tengah harapan yang diperoleh dari analisis ragam,
maka dihitung ragam genetik (σ2g), heritabilitas broad-sense (h2BS), dan koefisien
keragaman genetik (KKg). Segregasi warna dan bentuk biji diuji dengan uji
Goodness of Fit Chi-Squared (χ2).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kultivar LASS KuBu, LASS Kuki, dan
LAW puBu tidak berbeda untuk variabel vegetatif dan generatif. Ketiga kultivar
yang diuji memiliki peringkat yang sama. Nilai ragam genetik dan heritabilitas
tidak terbukti (= 0). Kultivar LASS KuBu bersegregasi sesuai nisbah Mendel 12
bulat: 4 kisut. Kultivar LASS Kuki tidak bersegregasi untuk bentuk biji karena
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisis Kuadrat Nilai Tengah Gabungan untuk Variabel Vegetatif dan Generatif
Tabel 4 menunjukkan kuadrat nilai tengah pada analisis ragam untuk tinggi
tanaman, tinggi tongkol relatif, dan jumlah daun tidak berbeda. Tabel 5
menunjukkan kuadrat nilai tengah pada analisis ragam untuk jumlah malai, jumlah
tongkol, jumlah bunga betina, diameter tongkol, panjang tongkol, jumlah baris biji,
dan kadar sukrosa tidak berbeda.
Tabel 4. Analisis kuadrat nilai tengah untuk variabel vegetatif.
Sumber Keragaman DK Tinggi tanaman Tinggi tongkol
relatif Jumlah daun
Kelompok 2 151,33 19,82 2,48
Kultivar 2 67,46 1,81 1,63
Galat 4 195,27 26,52 1,68
Total 8
KK (%) 11,01 12,37 9,21
23 Tabel 5. Analisis kuadrat nilai tengah untuk variabel generatif.
Sumber
DK Jumlah malai Jumlah Jumlah Bunga
Keragaman Tongkol Betina Keragaman Tongkol Tongkol Baris Biji Sukrosa
Kelompok 2 0,02 5,07 1,35 1,91
Tabel 6 menunjukkan pemeringkatan kultivar LASS KuBu, LASS Kuki, dan
LAW puBu yang diuji menggunakan BNJ 5 %. Hasil pemeringkatan tersebut
dievaluasi berdasarkan jumlah huruf ”a” yang diakumulasi. Dari tabel 6 ketiga kultivar memiliki jumlah ”a” yang sama dan ketiganya berada pada tingkat satu.
Dengan demikian, evaluasi kultivar terbaik dilakukan dengan membandingkan
rerata variabel vegetatif dan generatif ketiga kultivar terhadap standar komersial.
Perbandingan rerata variabel dengan standar komersial dilakukan dengan
24 Tabel 6. Peringkat kultivar untuk variabel vegetatif dan generatif berdasarkan
BNJ0,05.
Keterangan: Nilai variabel dalam satu baris yang diikuti oleh huruf yang sama tidak berbeda pada BNJ0,05
4.2 Analisis Boxplot untuk Sifat Interes pada Tiga Kultivar Jagung Manis
Gambar 1 memperlihatkan analisis boxplot pada tiga kultivar jagung manis
berdasarkan standar komersial. Pada tinggi tanaman, tinggi tongkol relatif,
jumlah daun, diameter tongkol, dan jumlah baris biji masih di bawah standar
komersial. Untuk memperbaiki kondisi tersebut, sebaiknya lini zuriat jagung
manis disilangkan dengan populasi lain yang tidak berhubungan atau dengan
jagung nirmanis.
Jumlah malai yang terbentuk melebihi standar komersial. Akan tetapi, karakter
yang diinginkan oleh pemulia adalah jumlah malai yang sedikit. Bila jumlah
25 ditranslokasi ke tongkol. Dalam hal ini, kultivar yang memiliki jumlah malai
yang banyak sebaiknya dikurangi dan dapat disilangkan dengan populasi komersil.
Jumlah tongkol dan jumlah bunga betina tidak berbeda pada ketiga kultivar. Dari
hasil yang didapat, jumlah tongkol dan jumlah bunga betina sudah memenuhi
standar komersial. Hal ini baik, tetapi pertumbuhan bunga betina dan tongkol
yang dihasilkan tidak maksimum. Fotosintat terbagi pada beberapa tongkol.
Akibatnya tongkol yang dihasilkan memiliki ukuran yang pendek, diameter yang
kecil, dan jumlah baris biji yang sedikit atau tongkol tidak terbentuk.
Panjang tongkol tidak berbeda pada tiga kultivar jagung manis. Dari hasil yang
diperoleh, panjang tongkol sudah melebihi standar komersial 16 cm. Ketiga
kultivar memiliki tongkol yang panjang sehingga diharapkan jumlah biji yang
didapat juga semakin banyak. Dengan demikian akan meningkatkan produksi biji
pada jagung manis yang merupakan sifat kuantitatif. kadar sukrosa tidak
menunjukkan perbedaan pada ketiga kultivar. Dari hasil yang telah diperoleh,
26
27
Gambar 1. Analisis boxplot untuk sifat interes pada tiga kultivar jagung manis. Garis horizontal menunjukkan standar komersial (lanjutan).
4.3 Ragam Genetik (σ2g), Heritabilitas Broad-sense (h2BS), dan Koefisien Keragaman Genetik (KKg) untuk Variabel Vegetatif dan Generatif
Tabel 7 menunjukkan nilai σ2g, h2BS, dan KKg untuk variabel vegetatif dan
generatif. Menurut Sujiprihati et al. (2005), nilai σ2g sangat mempengaruhi
keberhasilan suatu seleksi dalam pemuliaan tanaman. Semakin besar nilai σ2g
28 fenotipenya dan semakin mudah bagi pemulia untuk memilih genotipe terbaik
yang diinginkannya (Hikam, 2010).
Angka negatif pada σ2g didapatkan dari rumus matematika, yaitu σ2
g= KNTkultivar – KNTgalat
Ulangan
Nilai σ2g yang negatif menyebabkan nilai heritabilitas juga negatif karena
h2BS = σ2g
KNTkultivar
Nilai KKg menjadi nol karena KKg =
g
2
Pada σ2g negatif, tampilan fenotipe seragam dan sulit menentukan genotipe yang
terbaik. Jika KNTgalat > KNTkultivar, maka nilai negatif dan tanpa bintang
karena nilai σ2gdan h2BStidak ada yang ≥ GB dan disimpulkan bahwa σ2gdan
h2BS tidak terbukti ada (= 0).
Tabel 7. Ragam genetik (σ2g), heritabilitas broad-sense (h2BS) dan koefisien keragaman genetik (KKg) untuk variabel vegetatif dan generatif.
29 Nilai h2BS yang besar menunjukkan variabel tetua tersebut lebih mudah
diwariskan kepada keturunannya. Perbaikan sifat genetik pada kultivar tersebut
melalui program seleksi lebih mudah dilakukan. Nilai duga heritabilitas suatu
karakter perlu diketahui untuk menduga kemajuan dari suatu seleksi, apakah
karakter tersebut lebih dipengaruhi oleh faktor genetik atau lingkungan
(Sujiprihati et al., 2005).
Koefisien Keragaman genetik (KKg) mengukur besarnya perbedaan genetik pada
populasi yang diuji. Makin besar KKg, makin besar perbedaan genetik
antaraindividu di dalam populasi itu. Nilai KKg yang besar didapat dari nilai
ragam genetik yang besar. Pada KKg < 5 % menyatakan bahwa pengaruh genetik
lebih besar daripada pengaruh lingkungan dan seluruh tampilan fenotipe
merupakan hasil kerja genetik dan pengaruh lingkungan dapat diabaikan.
Sebaliknya pada KKg > 10 % dikatakan bahwa lingkungan berpengaruh terhadap
kinerja genetik sehingga tidak dapat diabaikan (Hikam, 2010). Nilai KKg yang
kecil berdampak menghilangkan perbedaan karena tanaman menjadi semakin
seragam.
4.4 Segregasi Biji Jagung Manis pada Tiga Kultivar Jagung Manis
Tabel 8 memperlihatkan hasil segregasi biji kultivar LASS KuBu ulangan 1, 2,
dan 3 dengan kesesuaian hukum Mendel nisbah harapan 12 bulat:4 kisut. Hasil
segregasi terlihat sangat beragam pada setiap kultivar. Tongkol KuBu pada
ulangan 1 memenuhi nisbah harapan Mendel 12:4. Tongkol KuBu pada ulangan
30 daripada biji kisut. Tongkol KuBu pada ulangan 3 dengan sampel 1, 4, dan 5
merupakan KuBu tidak bersegregasi sedangkan tongkol no 2 dan 3 bersegregasi
sesuai harapan 12:4. Tabel 9 menunjukkan hasil segregasi biji untuk kultivar
LASS KuBu ulangan 1, 2, dan 3 dengan nisbah harapan Mendel 9 bulat:7 kisut.
Dari data tersebut terlihat bahwa tidak ada yang memenuhi nisbah harapan 9:7.
Dengan demikian, tongkol KuBu merupakan tongkol dengan penyebaran epistasis
12:4 atau tongkol dengan penyebaran dominan 3:1. Tabel 10 menunjukkan hasil
segregasi biji untuk kultivar LASS Kuki untuk ulangan 1, 2, dan 3 dengan nisbah
harapan 12 bulat: 4 kisut. Hasil segregasi menunjukkan bahwa kultivar LASS
Kuki tidak ada yang memenuhi nisbah harapan 12 bulat: 4 kisut. Kultivar LASS
Kuki resesif homozigot untuk sifat biji kisut sehingga tidak menyebabkan
segregasi.
Tabel 8. Uji Goodness of fit chi-squared kultivar LASS KuBu dengan nisbah harapan 12 bulat:4 kisut.
U Nisbah pengamatan Nisbah harapan 12:4
KuBu Kuki Total KuBu (12) Kuki (4) P
31 Tabel 9. Uji Goodness of fit chi-squared kultivar LASS KuBu dengan nisbah
harapan 9 bulat:7 kisut.
U Nisbah pengamatan Nisbah harapan 9:7
KuBu Kuki Total KuBu (9) Kuki (7) P
Keterangan: * = P terlalu kecil untuk memenuhi segregasi 9:7 U = Ulangan
Tabel 10. Uji Goodness of fit chi-squared kultivar LASS Kuki dengan nisbah harapan 12 bulat:4 kisut.
U Nisbah pengamatan Nisbah harapan 12:4
KuBu Kuki Total KuBu (12) Kuki (4) P
32 Tabel 11 menunjukkan data hasil segregasi untuk Kultivar puBu dengan nisbah
harapan 9 Kuning Bulat:3 Kuning kisut:3 putih Bulat:1 putih kisut. Sebenarnya,
kultivar LAW puBu akan mengalami segregasi putih Bulat dan putih kisut, tetapi
pada tabel tersebut terjadi sebaran biji Kuning Bulat (KuBu) dan Kuning kisut
(Kuki). Hal ini berarti kultivar LAW puBu sebenarnya adalah dwiwarna yang
memiliki biji kuning muda sekali yang sulit dibedakan dengan warna putih
sehingga dapat terekspresikan menjadi 9:3:3:1 putih kisut. Peluang segregasi
yang didapatkan adalah 0,227.
Tabel 11. Uji Goodness of fit chi-squared kultivar LAW puBu dengan nisbah harapan 9:3:3:1.
U
Nisbah pengamatan Nisbah harapan 9:3:3:1 KuBu Kuki puBu puki Total KuBu
I. PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang dan Masalah
Jagung manis (Zea mays saccharata [Sturt.] Bailey) merupakan salah satu
komoditas hortikultura yang bernilai ekonomi tinggi karena banyak disukai oleh
masyarakat. Biji jagung manis menyerupai kaca dan mempunyai zat gula. Pada
biji yang masih muda terlihat jernih dan bercahaya, namun biji akan keriput pada
waktu masak (Nurhayati, 2002). Sifat manis pada jagung manis disebabkan oleh
adanya gen su-1 (sugary), bt-2 (brittle) ataupun sh-2 (shrunken). Gen ini dapat
mencegah pengubahan gula menjadi zat pati pada endosperm sehingga jumlah
gula yang ada kira-kira dua kali lebih banyak dibandingkan jagung biasa. Kadar
gula pada endosperm jagung manis sebesar 5 – 6 % dan kadar pati 10 – 11 %
sedangkan pada jagung biasa kadar gulanya hanya 2 – 3 % atau setengah dari
kadar gula jagung manis. Gula yang tersimpan dalam biji jagung manis adalah
dalam bentuk sukrosa yang jumlahnya dapat mencapai 11 %. Jagung manis
memiliki sifat-sifat vegetatif dan generatif yang beragam secara kualitatif dan
kuantitatif. Sifat-sifat vegetatif dan generatif tersebut secara genetik perlu
2 Pemuliaan tanaman diartikan sebagai suatu metode yang secara sistematik merakit
keragaman genetik menjadi suatu bentuk yang bermanfaat bagi kehidupan
manusia. Secara umum, tujuan pemuliaan tanaman adalah untuk memperbaiki
sifat-sifat tanaman, baik secara kualitatif maupun kuantitatif (Jumin, 2008).
Ragam genetik suatu populasi sangat penting dalam program pemuliaan. Oleh
karena itu, pendugaan besarannya perlu dilakukan. Ragam genetik adalah ragam
yang ditimbulkan oleh perbedaan genetik di antara individu. Ragam yang diukur
dari suatu populasi untuk karakter tertentu merupakan ragam fenotipe. Ragam
fenotipe sebenarnya terdiri atas ragam genetik, ragam lingkungan, serta interaksi
antara ragam genetik dan lingkungan. Dalam menilai keragaman genetik dalam
spesies kita hadapkan pada pertentangan bentuk dari suatu sifat tanaman, seperti:
tinggi tanaman, umur tanaman, hasil, dan sebagainya. Sifat tersebut ditentukan
oleh gen-gen tertentu yang terdapat pada kromosom, interaksi gen-gen atau gen
dengan lingkungan. Keragaman genetiklah yang menjadi perhatian utama bagi
pemulia tanaman. Menurut Bahar dan Zein (1993 dalam Sudarmadji et al., 2007),
ragam genetik akan membantu dalam mengefisienkan kegiatan seleksi. Ragam
genetik yang besar dalam suatu populasi menunjukkan bahwa individu dalam
populasi beragam sehingga peluang untuk memperoleh genotipe yang diharapkan
akan besar.
Menurut Syukur (2005), heritabilitas adalah hubungan antara ragam genotipe
dengan ragam fenotipenya. Hubungan ini menggambarkan seberapa jauh fenotipe
yang tampak merupakan refleksi dari genotipe. Pada dasarnya seleksi terhadap
3 Heritabilitas broad-sense di analisis untuk menghitung peluang sifat genetik, baik
untuk peubah vegetatif dan peubah generatif yang dapat diwariskan kepada
generasi berikutnya. Heritabilitas yang besar ditentukan oleh besarnya ragam
genetik. Semakin besar nilai heritabilitas, semakin besar pula peluang sifat
tersebut dapat diwariskan kepada zuriat turunannya. Nilai heritabilitas yang tinggi
menunjukkan bahwa faktor genetik lebih besar terhadap penampilan fenotipe bila
dibandingkan dengan lingkungan (Sudarmadji et al., 2007).
Penelitian ini dilakukan untuk menjawab permasalahan yang dirumuskan dalam
pertanyaan sebagai berikut
(1) Apakah terdapat perbedaan sifat vegetatif dan generatif ketiga kultivar
jagung manis dan jika dibandingkan dengan standar komersial?
(2) Apakah nilai ragam genetik dan heritabilitas broad-sense ketiga kultivar
jagung manis besar?
(3) Apakah terjadi segregasi epistatik dialel biji 9 bulat:7 kisut dan 12 bulat:4
kisut?
1.2Tujuan Penelitian
Berdasarkan identifikasi dan perumusan masalah, tujuan penelitian dirumuskan
sebagai berikut
(1) Mengetahui perbedaan sifat vegetatif dan generatif pada tiga kultivar jagung
4 (2) Menentukan nilai ragam genetik dan heritabilitas broad-sense ketiga kultivar
jagung manis.
(3) Mengetahui segregasi epistatik dialel biji 9 bulat:7 kisut dan 12 bulat:4 kisut.
1.3Kerangka Pemikiran
Jagung manis merupakan komoditas pertanian yang banyak disukai masyarakat.
Dengan pemuliaan tanaman diharapkan bahwa sifat-sifat vegetatif dan generatif
jagung manis dapat meningkat secara genetik. Salah satu program pemuliaan
yang dilakukan adalah seleksi.
Tanaman jagung manis merupakan tanaman kros, tetapi pada penelitian ini
seluruh tanaman jagung di self. Tanaman jagung manis yang di self akan
mengalami segregasi dan menyebabkan depresi inbriding. Depresi inbriding
adalah suatu keadaan dimana pengukuran fenotipe menurun karena meningkatnya
homozigositas pada spesies tanaman kros alami. Depresi inbriding dapat
membuat tanaman menjadi mandul dan biji tidak bisa berkecambah sempurna dan
membuat frekuensi dan kehomozigotan gen resesif meningkat sehingga tanaman
kehilangan vigor. Fenotipe tanaman yang menurun dapat dilihat karena dalam
satu populasi tanaman jagung manis terdapat banyak keragaman genetik dari
berbagai individu yang berbeda satu sama lain. Keragaman varietas pada
lingkungan yang sama sangat memacu timbulnya keragaman genetik. Keragaman
genetik dalam spesies dapat dilihat dari bentuk suatu karakter tanaman, seperti
tinggi tanaman, umur tanaman, hasil, dan sebagainya. Pemuliaan tanaman
5 lingkungan dan menghasilkan fenotipe yang baik pula. Keragaman genetik sangat
mempengaruhi keberhasilan suatu proses seleksi dalam program pemuliaan
tanaman. Analisis ragam genetik diperlukan untuk mengetahui sifat-sifat yang
diwariskan dari induk kepada anak. Nilai ragam genetik menentukan nilai
heritabilitas. Heritabilitas merupakan warisan, artinya jika tetua memiliki sifat
genetik yang bagus maka anaknya juga akan memiliki sifat genetik yang bagus.
Heritabilitas merupakan parameter penting dalam pemuliaan tanaman. Semakin
tinggi nilai heritabilitas suatu sifat yang diseleksi, maka semakin tinggi
peningkatan sifat yang diperoleh setelah seleksi.
1.4 Hipotesis
Dari kerangka pemikiran yang telah dikemukakan dapat disimpulkan hipotesis
sebagai berikut
(1) Terdapat perbedaan sifat vegetatif dan generatif pada ketiga kultivar jagung
manis dan jika dibandingkan dengan standar komersial.
(2) Terdapat nilai ragam genetik dan heritabilitas broad-sense ketiga kultivar
jagung manis.
