Kuantifikasi metabolisme benih pada periode I, periode konservasi, dan awal simpan periode II untuk deteksi vigor genetik jagung

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

(19)

(20)

(21)

(22)

(23)

(24)

(25)

(26)

(27)

(28)

(29)

(30)

(31)

(32)

(33)

(34)

(35)

(36)

(37)

(38)

(39)

(40)

(41)

(42)

(43)

(44)

(45)

(46)

(47)

(48)

(49)

(50)

(51)

(52)

(53)

(54)

(55)

(56)

(57)

(58)

(59)

(60)

(61)

(62)

(63)

(64)

(65)

(66)

(67)

(68)

(69)

(70)

(71)

(72)

(73)

(74)

(75)

(76)

(77)

(78)

(79)

(80)

(81)

(82)

(83)

(84)

(85)

(86)

(87)

(88)

(89)

(90)

(91)

(92)

(93)

(94)

(95)

(96)

(97)

(98)

(99)

(100)

(101)

(102)

(103)

(104)

(105)

(106)

(107)

(108)

(109)

(110)

(111)

(112)

(113)

(114)

(115)

(116)

(117)

(118)

(119)

(120)

(121)

(122)

(123)

(124)

(125)

(126)

(127)

(128)

(129)

(130)

(131)

(132)

(133)

(134)

(135)

(136)

(137)

(138)

(139)

(140)

(141)

(142)

(143)

(144)

(145)

(146)

(147)

(148)

(149)

(150)

KUANTlFlKASl METABOLISME BENlH PADA PERIODE I,

PERIODE KONSERVASI

DAN

AWAL SIMPAN PERIODE II

UNTUK DETEKSI VIGOR GENETIK JAGUNG

Oleh

FAlZA

CHAlRANl SUWARNO

AGR.

89511

PROGRAM PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(151)

SUMMARY

FAIZA CHAIRANI SUWARNO. Quantification of Seed Metabo-

lism During Periode I, Conservation Periode and Early

Storage of Periode I1 for Detecting Genetic Vigor in Corn

(Under supervision of SJAMSOE' OED SADJAD as the leader,

MAGGY T. SUHARTONO, MOH. ANWAR NUR, AHW4D ANSORI MATTJIK,

and ISWANDI ANAS as the committee members).

The study consisted of three experiments, i.e. (1)

determination of initial seed vigor (Va)

,

which was a

factorial experiment with variety and phosphate fertili-

zer as the factors; (2) determination of conservation vi-

gor before storage (vKSS) of seed lots harvested from ex-

periment (1) ; and (3) determination of initial vigor before storage (vaS) of seed lots used in experiments (1)

and (2).

The experiments were aimed to detect the genetic vi-

gor of corn through quantification of seed metabolism ba-

sed on absolute viability at the morphological maturity

(MM) periode up to early storage periode.

Seed vigor reached the highest value at the physio-

logical maturity (MF) indicated by maximum dry weight and

the appearance of black layer. The maximum seed vigor

(152)

was significantly determined by the seed vigor at the MM

based on the delta values (D), and the duration of ma-

turing periode between MM and MF ( R ~ = 63.6%*)

.

The high-

er seed vigor at the MM and the longer duration of ma-

turing periode between MM and MF, the higher Va of the

seed.

The D lines derived from the Ptotal and Pphytate re-

present a quadratic function, which is in agreement with

the viability concept, and they can be used for deter-

mining the morphological maturity. According to the

Steinbauer concept, MM is characterized by the maximum D l

when the germination speed is minimum while the germina-

tion capacity is at maximum level. Steinbauer-Sadjad

concept stated that at the stage, the potensial viabili-

ty (V _P) is reaching the maximum value and the vigor (Vg) is just starting to increase.

It is important to consider the seed coat develop-

ment for determining the MM stage technologically. In

corn, seed coat which developed from suberized outer la-

yer of nucellus is semipermeable, whereas the seed coat

developed from the integuments is desintegrated. This

process takes 1-2 weeks after seeds embryo axis complete-

ly formed in 3 weeks after anthesis, if the technological

(153)

considered, assuming that the energy is needed for the

development of suberin layer. After the process is com-

pleted, the V reaches maximum value and the V is star-

P

g

ting to increase, that indicating MM.

The seed vigor before storage periode Was) which

is one of the important factors determining the seed abi-

lity to maintain its vigor during storage periode, was

closely correlated to the seed vigor at MM based on D va-

**

lues (r = 72.9% )

.

The higher seed vigor at MM, the

higher its vas.

Genetic vigor of corn reflected by the yield of the S

varieties could be detected by the Vat VKS

,

and vaS.

The coefficients of Mallow (Cp) and determination (R2)

which were respectively 2.8 and 59.9% (highly

significant), resulted from the regression analysis indi-

cated that the genetic vigor could be well detected by Va

and vaS. The genetic vigor could also be better detected

by Vat

vaS

and vKSS based on either VKS or inversed vigor

area (BV-I) with R~ 61.1% significantly and Cp 4.0, R2

61.5% significantly and Cp 4.0 respectively.

Those experiments indicated that genetic vigor could

be detected through the quantification of seed metabo-

lism. For further studies more viability parameters at

(154)

and critical periode have to be considered besides more

genotypes should also be used to increase the genetic va-

(155)

RINGKASAN

FAIZA CEAIRANI SWARNO. Kuantifikasi Metabolisme Benih

pada Periode I, Periode Konservasi dan Awal Simpan Perio-

de I1 Untuk Deteksi Vigor Genetik Jagung (Dibawah bim-

bingan SJAMSOEcOED SADJAD sebagai ketua, MAGGY T.

SOHARTONO, MOB. ANWAR NUR, AHMAD ANSORI MATTJIK, dan

ISWANDI ANAS masing-masing sebagai anggota).

Penelitian terdiri dari 3 percobaan, yaitu (1) pe-

nentuan vigor awal benih (Val yang merupakan suatu perco-

baan faktorial dengan menggunakan faktor varietas dan

faktor pemupukan fosfat; (2) penentuan vigor konservasi

sebelum simpan (vKSS) lot-lot benih yang diperoleh dari

percobaan (1) ; dan ( 3 ) penentuan vigor awal sebelum sim-

pan (vas) lot-lot benih yang digunakan pada percobaan (1)

dan (2).

Tujuan penelitian adalah mempelajari kemungkinan

mendeteksi vigor genetik jagung melalui kuantifikasi me-

tabolisme benih berdasarkan penilaian viabilitas absolut

mulai dari saat matang morfologi (MM) sampai dengan awal

periode simpan.

Vigor benih mencapai maksimum pada saat masak fisio-

logi (MF) yang ditandai oleh bobot kering benih maksimum dan munculnya b l a c k l a y e r . Status vigor benih pada saat

(156)

benih mengakumulasi bobot kering, nyata ditentukan oleh

status vigor benih pada saat MM berdasarkan tolok ukur

nilai delta (D) dan lamanya waktu pemasakan benih antara

*

MM-MF ( R ~ = 63 - 6 % )

.

Semakin tinggi vigor benih pada sa-

at MM dan semakin lama waktu pemasakan benih antara MM-

MF, semakin tinggi pula Va benih tersebut.

Garis-garis nilai D yang diperoleh dari tolok ukur

Ptotal dan Pfitat pada umumnya menunjukkan fungsi kuadra-

tik yang memenuhi kaidah viabilitas benih, dan dapat di-

gunakan untuk menentukan saat matang morfologi. Dalam

konsepsi Steinbauer, MM dicirikan oleh nilai D maksimum

karena pada saat itu vigor (Vg) masih minimum sedangkan

viabilitas potensial (Vp) maksimum. Dalam konsepsi

Steinbauer-Sadjad pada saat itu Vp sudah mendekati maksi-

mum sedangkan V baru nyata membesar. g

Untuk mencapai stadia itu perkembangan kulit benih

perlu diamati dan dijadikan ciri MM dipandang dari segi

teknologi benih. Kulit benih jagung pada hakekatnya me-

rupakan lapisan luar nucellus yang bergabus (suberized)

bersifat semipermeabel sedangkan kulit benih yang berasal

dari integumen mengalami desintegrasi. Proses ini memer-

lukan waktu 1-2 minggu sesudah poros embrio terbentuk

sempurna 3 minggu setelah antesis, bila saat MM didasar-

(157)

tukan lapisan suberin sebagai struktur benih diperlukan

energi. Setelah itu baru mulai ada Vg, bersamaan dengan

saat V mencapai maksimal, yang mengindikasikan saat MM.

P

Vigor benih pada awal periode simpan (vaS) yang me-

rupakan salah satu parameter penting yang menentukan ke-

mampuan benih mempertahankan vigornya selama di periode

simpan ternyata berkorelasi sangat erat dengan vigor be-

nih pada saat MM berdasarkan nilai D (r = 72.9%**)

.

Se- makin tinggi vigor benih pada saat MM, semakin tinggi

vaSnya

.

Vigor genetik jagung dengan tolok ukur produksi va-

rietasnya dapat dideteksi melalui Val

vKSS

dan vaS. Ber-

dasarkan nilai koefisien Mallow (Cp) dan koefisien deter-

minasi (R2) dari persamaan regresi yang diperoleh, vigor

genetik dapat dideteksi melalui parameter Va dan

vaS,

de-

ngan nilai R2 59.9% yang sangat nyata dan C p 2.8. Vigor

genetik dapat dideteksi lebih baik lagi bila didasarkan

pada parameter Val

vas

dan VKS dengan tolok ukur VKS

atau kebalikan luas bidang vigor (BV-'1

,

dengan koefisien

determinasi dan koef isien Mallow masing-masing R2 61.1%

yang nyata dan Cp 4.0, serta R~ 61.5% yang nyata dan Cp

Penelitian ini menunjukkan bahwa vigor genetik dapat

(158)

penelitian selanjutnya perlu ditambahkan parameter-

parameter viabilitas pada periode simpan, periode

konservasi sebelum tanam dan periode kritikal, disamping

penggunaan varietas yang lebih banyak agar diperoleh

(159)

KUANTlFlKASl METABOLISME BENIH PADA PERIODE I, PERIODE KONSERVASI DAN AWAL SIMPAN PERIODE II

UNTUK DETEKSI VIGOR GENETIK JAGUNG

Oleh

:

FAlZA CHAlRANl SUWARNO AGR. 8951 1

Disertasi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor dalam ilmu-ilmu pertanian

pada

Program Pascasarjana lnstitut Pertanian Bogor

PROGRAM PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(160)

Judul Disertasi : KUANTIFIKASI METABOLISME BENIH PADA PERIODE I, PERIODE KONSERVASI DAN AWAL SIMPAN PERIODE I1 UNTUK DETEKSI

VIGOR

GENETIK JAGUNG

Nama Mahasiswa : Faiza Chairani Suwarno Nomor Pokok : 895 1 1

Meny etuj ui 1. Komisi Pembimbing

Prof. Dr Ir Sjarnsoe'oed Sadjad, MA. Ketua

.

Moh. Anwar Nur

Anggota AIQXota

Dr Ir H. Ahmad Ansori Mattjik

\

2. Ketua Program Studi Agronomi

Prof. Dr Ir H. A. Surkati Abidin

Tanggal lulus :

2.1

-

F

EB

1995

Dr Ir Iswandi Anas Anggota

Pascasarj a

a

(161)

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 8 Oktober

1952, dari Bapak Almarhum H. Chairani Achmad dan Ibu

Almarhumah Hj. Masturah.

Pada tahun 1971 penulis lulus dari SMA Negeri I1 Bo- gor. Tahun 1976 lulus dari Jurusan Agronomi Fakultas Pertanian IPB. Tahun 1989 memperoleh gelar Magister

Sains pada Program Studi Agronomi Fakul tas Pascasarj ana

IPB.

Penulis bekerja sebagai research assistant di Bio-

trop pada tahun 1977-1978. Sejak tahun 1981 hingga seka-

rang bekerja sebagai staf pengajar pada Fakultas Pertani-

(162)

KATA PENGANTAR

Pu j i dan syukur penulis pan j atkan kehadirat Allah

SWT, karena hanya atas perkenan-Nyalah penulis dapat

menyelesaikan disertasi ini.

Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima ka-

sih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Rektor IPB dan Direktur Program Pascasarjana yang te-

lah memberikan kesempatan kepada penulis untuk mengi-

kuti program S3 di Institut Pertanian Bogor; serta

Team Managemen Program Doktor (TMPD) atas beasiswa

yang diberikan.

2. Bapak Prof. Dr Ir Sjamsoe'oed Sadjad, MA. sebagai ke-

tua komisi pembimbing atas pengarahan dan bimbingannya

mulai dari perencanaan penelitian sampai dengan sele-

sainya penulisan disertasi ini.

3. Ibu Dr Ir Maggy T. Suhartono, Bapak Dr Ir H. Moh. Anwar

Nur, Bapak Dr Ir H. Ahmad Ansori Mattjik dan Bapak Dr

Ir Iswandi Anas masing-masing sebagai anggota komisi

pembimbing, atas saran dan koreksi yang telah diberi-

kan mulai dari perencanaan penelitian sampai dengan

penulisan disertasi ini.

4. Bapak Dr Subandi dari Kelti Genetika dan Pemuliaan

(163)

5. Ketua Kelti Biokimia Balittan Bogor yang telah memban-

tu dalam analisis asam fitat, dan Ibu Sutriani di La-

boratorium Ilmu Tanah IPB atas bantuannya dalam anali-

sis fosfor.

6. Rekan-rekan staf pengajar dan karyawan/karyawati Labo-

ratorium Ilmu dan Teknologi Benih IPB atas segala ban-

tuannya

.

7. Almarhum Ayah dan almarhumah Ibu tercinta, suami dan

anak-anak tersayang (Dr Ir Suwarno, MS., Willy dan

Jimmy), serta seluruh keluarga, atas dorongan moril

serta doa yang tiada henti-hentinya dan juga atas pe-

ngertian dan bantuan yang diberikan hingga terwujudnya

disertasi ini.

8. Semua pihak yarig tidak dapat disebutkan satu per satu,

Semoga Allah SWT mernberikan rahmat-Nya kepada semua

yang telah membantu penulis hingga selesainya disertasi

ini

.

Bogor, Februari 1995

(164)

DAFTAR IS1

Halaman

DAFTAR IS1

. . .

iv DAFTAR TABEL

. . .

vi

DAFTAR GAMBAR

. . .

xi

DAFTAR SIMBOL

. . .

xiii

GLOSARI

. . .

xv

PENDAKULUAN

Latar Belakang

...

1

Tujuan

. . .

4 Hipotesis

. . .

4 TINJAUAN PUSTAKA

Kuantifikasi Metabolisme Benih

. . .

6 Vigor Genetik

. . .

11

Akumulasi dan Pengaruh Fosfat

Terhadap Viabilitas Benih

. . .

19

Devigorasi Benih

. . .

26 BAHAN DAN METODE

Tempat dan Waktu

. . .

35 Bahan dan Alat

. . .

35

Metode Penelitian

. . .

37

Pelaksanaan Penelitian

. . .

41

(165)

HASIL DAN PEMBAHASAN

I

.

Vigor Awal (Va)

. . .

52 I1

.

Garis Nilai Delta

. . .

60

111

.

Vigor Konservasi Sebelum Simpan (vKSS)

...

64

IV

.

Vigor Awal Sebelum Simpan (Va)

...

66

V

.

Vigor Genetik (Vg,, 1

. . .

69

KESIMPULAN

...

77

SARAN

. . .

78 DAFTAR PUSTAKA

...

79

(166)

DAFTAR TABEL

Nomor Halaman

Teks

1. Pengaruh proporsi yang berbeda antara Su (starchy endosperm a1 1 el ) terhadap su (sugary endosperm allel) terhadap persentase perkecambahan. 16

2. Nilai

vKST

galur - galur dan varietas kedelai

(Kartika dalam Sadjad, 1993) 32

3. Produksi, bobot kering benih dan jumlah benih/ tongkol varietas Genj ah Kertas, Arjuna,

Harapan Baru dan Hawai Super Sweet 52

4 . Va benih, kandungan Photal dan Pf ita6 benih

saat MM, vigor ber asarkan ni a1 MPVMM,

dan waktu antara MM

-

MF 55

5. Persamaan regresi antara bobot kering benih (mg/benih) (Y) dengan waktu (rninggu) (XI,

kondisi optimum dan sub optimum. 57

6. Persamaan regresi nilai delta (P ) (ug/benih) (Y) terhadap waktu (rninggu)

(RPP

pada perla- kuan kondisi optimum, sub optimum dan rata-

ratanya 61

7. Nilai VKS, luas bidang vigor (BV) dan luas

BV-I 64

8. Vigor awal sebelum simpan (vaS) dengan tolok

ukur kebal ikan Daya Hantar Listrik (DHL-l) 67

9. Koefisien determinasi dan koefisien Mallow dari semua kemungkinan persamaan re resi antara V

gen dengan Val VKS

, dan Va

8

10. Koefisien determinasi dan koefisien Mallow

dari semua kemungkinan per amaan regresi

antara V gen dengan Val BV-' dan

vaS

7 0 11. Persamaan regresi ntara V

(167)

Nomor

Lam~iran

1. Data Hasil Analisis Tanah.

2. Deskripsi Varietas Jagung

3. Persamaan regresi antara nilai DTZ (Y) dan waktu deraan pada varietas Genjah Kertas

(Vl) , Arjuna (V21, Harapan (V3) dan Hawai Super Sweet (V4) pada kondisi optimum (PI) dan sub optimum (PO). 4. Nilai intersep DTZl ZPO dan VKS

5. Sidik ragam pengaruh faktor-faktor varietas (V) dan pemupukan (P) serta interaksinya terhadap produksi (g/pot )

.

6. Sidik ragam pengaruh faktor-faktor varietas (V) dan pemupukan (P) serta interaksinya terhadap bobot benih (g/1000 butir)

.

7. Sidik ragam pengaruh faktor-faktor varietas (V) dan pemupukan (P) serta interaksinya terhadap jumlah benih/tongkol.

Hal aman

8. Sidik ragam pengaruh faktor-faktor varietas (V) dan pemupukan (P) serta interaksinya

terhadap kecepatan tumbuh benih (%/etmal)

.

92 9. Sidik ragam pengaruh faktor-faktor varietas

(V) dan pemupukan (P) serta interaksinya terhadap P total benih (ppm) saat MM

(berdasarkan sempurnanya embryo). 93 10. Sidik ragam pengaruh faktor-faktor varietas

(V) dan pemupukan (P) serta interaksinya terhadap asam fitat benih (ppm) saat MM

(berdasarkan sempurnanya embryo). 93 11. Sidik ragam pengaruh faktor-faktor varietas

(V) dan pemupukan (P) serta interaksinya

terhadap vigor berdasarkan nilai DMPVMM. 94 12. Sidik ragam pengaruh faktor-faktor varietas

(V) dan pemupukan (P) serta interaksinya terhadap bobot kering benih (g/tongkol)

.

13. Sidik ragam pengaruh faktor-faktor varietas

(168)

viii

14. Sidik ragam pengaruh faktor-faktor varietas (V) dan pemupukan (PI serta interaksinya terhadap luas bidang vigor (BV).

15. Sidik ragam pengaruh faktor-faktor varietas (V) dan pemupukan (P) serta interaksinya terhadap daya hantar listrik air rendaman benih (DHL).

16. Sidik ragam regresi bobot kering benih (Y) terhadap waktu (XI) dan kuadrat waktu (X2) untuk varietas Genjah Kertas pada kondisi

optimum. 96

17. Sidik ragam regresi bobot kering benih (Y) terhadap waktu (XI) dan kuadrat waktu (XZ) untuk varietas Arjuna pada kondisi optimum. 18. Sidik ragam regresi bobot kering benih (Y)

terhadap waktu (XI) dan kuadrat waktu (X2) untuk varietas Harapan Baru pada kondisi optimum

.

1 9 . Sidik ragam regresi bobot kering benih (Y) terhadap waktu (Xl) dan kuadrat waktu (X2) untuk varietas Hawai Super Sweet pada

kondisi optimum. 98

20. Sidik ragam regresi bobot kering benih (Y) terhadap waktu (Xl) dan kuadrat waktu (X2) untuk varietas Genjah Kertas pada kondisi

sub optimum. 98

21. Sidik ragam regresi bobot kering benih (Y) terhadap waktu (XI) dan kuadrat waktu (X2) untuk varietas Arjuna pada kondisi sub

optimum. 99

22. Sidik ragam regresi bobot kering benih (Y) terhadap waktu (Xl) dan kuadrat waktu (X2) untuk varietas Harapan Baru pada kondisi

sub optimum. 99

23. Sidik ragam regresi bobot kering benih (Y) terhadap waktu (XI) dan kuadrat waktu (X2) untuk varietas Hawai Super Sweet pada

kondisi sub optimum. 100

24. Sidik ragam regresi bobot kering benih (Y) terhadap vigor benih berdasarkan nilai DMPVMM

(X1) dan lamanya MM-MF berdasarkan puncak

(169)

Sidik ragam regresi nilai D (P ₌ _Ptot- 'fi at ) (Y) terhadap waktu ff?) dan

kuahrat waktu (X2) untuk varietas Genjah Kertas pada kondisi optimum.

Sidik ragam regresi nilai D (P ₌ _Ptot- Pfi at) (Y) terhadap waktu fa?) dan kuahrat waktu (X2) untuk varietas Arjuna pada kondisi optimum.

Sidik ragam regresi nilai D (P ₌ _Ptot- Pfi at) (Y) terhadap waktu ff?) dan

kuagrat waktu (X2) untuk varietas Harapan Baru pada kondisi optimum.

Sidik ragam regresi nilai D (P ₌ _Ptot- Pfi at) (Y) terhadap waktu fg?) dan kuasrat waktu (X2) untuk varietas Hawai Super Sweet pada kondisi optimum.

Sidik ragam regresi nilai D (P = Ptot- Pfi at) (Y) terhadap waktu

fa?)

dan

kuahrat waktu (X2) untuk varietas Genjah Kertas pada kondisi sub optimum.

Sidik ragam regresi nilai D (P ₌ _Ptot- Pfi at) (Y) terhadap waktu ($?f dan

kuahrat waktu (X2) untuk varietas Arjuna pada kondisi sub optimum.

Sidik ragam regresi nilai D (P ₌ _Ptot- 'fi at ) (Y) terhadap waktu (%?f dan

kuahrat waktu (X2 ) untuk varietas Harapan

Baru pada kondisi sub optimum.

Sidik ragam regresi nilai D (P ₌ _Ptot- Pfi at) (Y) terhadap waktu fa?) dan kuahrat waktu (X2) untuk varietas Hawai Super Sweet pada kondisi sub optimum.

Sidik ragam regresi nilai D (P ₌ _Ptot- 'fi at (Y) terhadap waktu (by? dan

kuahrat waktu (X2) untuk varietas Genjah Kertas pada rata-rata kondisi optimum dan sub optimum.

Sidik ragam regresi nilai D (P ₌ _Ptot- Pfi at) (Y) terhadap waktu (RPP dan

(170)

35. Sidik ragam regresi nilai D (P ₌ _Ptot- Pfi at) (Y) terhadap waktu 799) dan

kuahrat waktu (X2) untuk varietas Harapan Baru pada rata-rata kondisi optimum dan sub optimum.

36. Sidik ragam regresi nilai D (P ₌ _Ptot- 'fi at ) (Y) terhadap waktu B f ) dan

kuahrat waktu (X2) untuk varietas Hawai Super Sweet pada rata-rata kondisi

optimum dan sub optimum.

37. Sidik ragam regresi vigor awal sebelum simpan (vaS) relatif (Y) terhadap nilai

DMPVMM relatif (X)

.

38. Sidik ragam regresi vigor genetik (V en) (Y) terhadap vigor awal (Va) (XI) 8an vigor awal sebelum simpan (vaS) (X2)

.

39. Sidik ragam regresi vigor genetik (V )

(Y) terhadap vigor awal (Va) (XI)

,

g$?gor awal sebelum simpan (vaS) (X2) dan vigor konservasi sebelum simpan (vKSS) dengan tolok ukur nilai VKS (X3)

.

40. Sidik ragam regresi vigor genetik (V )

(171)

Nomor

DAFTAR GAMBAR

Teks

Halaman

1. Garis-garis viabilitas benih dalam konsepsi

Steinbauer-Sadjad (Sadjad, 1994)

.

7

2. Struktur molekul asam fitat 19 3. Bobot kumulatif Pt al, Pti in dan Pnon

fitin (mg/tongko?F mulal &ari pollnasi

sampai masak (Earley dan DeTurk, 1944). 20 4. Viabilitas benih jagung varietas Parma dan

varietas Nampa pada berbagai stadia

kemasakan (Wilson dan Trawatha, 1991). 21

5. Perubahan ATP selama perkembangan benih

A. Benih Brassica napus var. Gorczanski dan var. Victor (Ching et al. 1974)

B. Benih gandum (Williams, 1970)

6 . Bagan penelitian yang meliputi pengujiaan

nilai D (kiri) dan hubungan antara V

dengan berbagai parameter viabilitasg%enih

lainnya (kanan) 36

7. Tanaman jagung dalam pot percobaan 42 8. Kecambah normal (atas) dan kecambah abnormal

(bawah) yang tumbuh dari embrio 3 minggu

setelah antesis 49

9. Pertumbuhan jagung varietas Hawai Super Sweet (baris kedua) tampak lemah dibandingkan varietas Harapan Baru (baris pertama) dan

varietas Arjuna (baris ketiga) 53 10. Pertumbuhan jagung pada tanah optimum

(kanan) dan sub optimum (kiri)

11. Kurva akumulasi bobot kering benih pada kondisi tanah optimum

12. Kurva akumulasi bobot kering benih pada kondisi tanah sub optimum

13. Garis nilai delta (Pkon) pada kondisi

optimum 63

(172)

15. Hasil uji tetrazolium benih varietas

Harapan Baru ( H ) , Hawai Super Sweet (S) ,

(173)

DAFTAR SIMBOL BV D DHL DMPVMM D~~ Ekon Eres Etim MPC MPV SMD

= Bidang vigor

= Delta

= Daya hantar listrik

= Delta pada momen periode viabilitas matang

morfologi

= Delta pada uji tetrazolium

= Energi yang dikonsumsi

= Energi yang sisa

= Energi yang ditimbun

= Masak fisiologi

= Matang morfologi

= Mesin pengusangan cepat

= Momen periode viabilitas

= Periode konservasi sebelum simpan

= Periode konservasi sebelum tanam

= Sistem multiplikasi devigorasi

= Vigor awal

= Vigor awal sebelum simpan

= Vigor daya simpan

= Viabilitas (pada tingkat) deteriorasi

= Vigor enforced

(174)

= Vigor genetik

= Vigor konservasi

= Vigor konservasi sebelum simpan

= Viabilitas potensial

= Viabilitas sesungguhnya

= Panjang periode viabilitas (Y=O) diukur

dari titik (0,O) sampai garis fungsi nilai

(175)

GLOSARI

Antesis

Bidang vigor

= Saat sampainya tepung sari pada kepala putik dalam proses pe- nyerbukan.

= Tolok ukur viabilitas benih dalam

dimensi waktu atas dasar perhi- tungan luas garis fungsi Nilai D.

Masak fisiolagi = Stadium akhir periode pembangunan

atau genesis benih yang mencapai bobot kering dan vigor maksimum

Matang morfologi = Suatu stadium dalam periode pembangunan atau genesis benih di mana benih mencapai pembangunan struk- turnya yang secara anatomis sudah lengkap, yang disusul kemudian oleh stadium pengisian bahan cadangan energinya.

Nilai delta

Parameter

Periode I

Periode I1

= Nilai selisih V dan V atau ja-

P

g

barannya yang digunakan untuk meng- ukur vigor benih dalam dimensi

waktu

.

= Sifat suatu populasi. Misalnya pada benih, viabilitas potensial merupakan parameter lot benih karena merupakan salah satu sifat lot

sebagai populasi.

= Fragmen periode viabilitas benih yang pertama, yang merupakan periode pembangunan benih atau periode genesis. Ditandai disaat antesis sampai benih mencapai masak fisiologi.

= Fragmen periode viabilitas benih

(176)

xvi

de penyimpanan benih. Ditandai dari saat benih mencapai masak fisiologi, sampai benih tidak bisa disimpan lagi dan h a m s segera di- t anam.

Periode konservasi = Periode simpan yang temporer, dimana viabilitas benih dipertahankan

(konservasi) baik sebelum benih disimpan sesudah masak fisiologi selama panen dan pengolahan, atau sebelum benih ditanam sesudah me- lampaui periode simpan.

Periode simpan = Kurun waktu periode viabilitas

fragmen kedua atau disebut Periode 11.

Sistem multiplikasi

devigorasi = Dalam konteks kuantifikasi metabolisme benih ialah sistem untuk men- simulasi viabilitas benih dalam bentuk garis dengan membuat jabaran periode viabilitas yang pendek me- '

lalui proses devigorasi yang dimul- tiplikasi.

Uj i tetrazolium = Metode uji viabilitas benih dengan mendasarkan pewarnaan topografis benih akibat pengendapan garam For- mazan oleh terjadinya reaksi larut- an 2-3-5 Triphenyl tetrazolium

khlorida dengan ion H+ pada sel-sel yang hidup.

Viabilitas absolut = Viabilitas senyatanya. Informasi- nya bersifat simulatif yang memper- kirakan status viabilitas suatu lot benih dalam suatu kurun waktu.

(177)

xvi i

kromosom, atau garis viabilitas.

Viabilitas potensial = Parameter viabilitas lot benih yang menunjukkan kemampuan benih menumbuhkan tanaman normal yang berproduksi normalpada kondisi lapang produksi yang optimum.

Viabilitas sesungguhnya = viabilitas yang digambarkan oleh Sadjad linear dengan periode viabilitas

Vigor awal = Parameter vigor lot benih pada saat benih mencapai masak fisiologi.

Vigor benih

Vigor genetik

= Kemampuan benih menumbuhkan tanaman normal pada kondisi suboptimum di lapang produksi atau sesudah disimpan dalam kondisi simpan yang sub optimum dan ditanam dalam kondisi lapang yang optimum.

= Suatu parameter viabilitas yang mernbedakan antara keunggulan varietas satu dengan lainnya dalam ketahanan hidupnya terhadap berbagai kondisi suboptimum (umum), maupun suatu kondisi sub optimum tertentu (spesif ik)

.

(178)

Latar Belakang

Penilaian viabilitas suatu lot benih umumnya dituju-

kan untuk satu fragmen bahkan satu momen periode viabili-

tas saja, yang tidak menggambarkan status viabilitasnya

pada seluruh periode hidup benih. Kuantifikasi metabo-

lisme benih yang berlandaskan pada konsepsi Steinbauer-

Sadjad menjabarkan viabilitas benih yang diindikasikan

oleh gejala metabolisme atau pertumbuhan ke dalam garis

viabilitas mulai antesis sampai benih mati.

Ge j ala metabolisme pada periode pembangunan benih

mencakup gejala anabolisme dan katabolisme yang berkaitan

dengan pembentukan struktur benih dan pengisian cadangan

makanan serta senyawa-senyawa penting lainnya yang meng-

indikasikan energi yang digunakan ( Ekon) dan energi yang

diakumulasi (Etim) benih tersebut. Dari periode konser-

vasi sampai dengan periode kritikal (Periode 111) proses katabolisme berhubungan dengan kemunduran benih yang di-

indikasikan antara lain oleh perubahan integritas membran

sel dan aktifitas enzim.

Parameter viabilitas benih di dalam konsepsi Stein-

bauer-Sadj ad dinyatakan dalam dua keadaan, yaitu optimum

(179)

falsafatinya adalah bahwa semua kehidupan merupakan hasil

manifestasi mereka dalam mengatur diri di dalam kondisi

optimum maupun sub optimum. Kriteria vigor benih menurut

Heydecker, yang kemudian dilengkapi oleh Sadjad (1975), adalah :

1. Tahan disimpan,

2. Berkecambah cepat dan merata,

3. Bebas dari penyakit,

4. Tahan terhadap berbagai gangguan mikro organismme,

5. Bibit tumbuh kuat, baik di tanah yang basah maupun

kering,

6. Bibit dapat memanfaatkan persediaan makanan dalam be-

nih semaksimum mungkin sehingga daripadanya dapat

tumbuh j aringan- j aringan yang b a n ,

7. La ju tumbuhnya t inggi ,

8. Menghasilkan produksi yang tinggi dalam waktu ter-

tentu,

9. Antara pertumbuhan di lapangan dan daya berkecambah

di laboratorium tidak menunjukkan perbedaan,

10. Tahan terhadap saingan baik terhadap tumbuhan-

tumbuhan lain atau tanaman lain, baik spesiesnya sen-

diri maupun spesies lain dalam pertanaman tersebut.

Produksi sebagai salah satu kriteria vigor benih di-

(180)

bidang ilmu dan teknologi benih, vigor genetik (TIgen) me-

rupakan parameter viabilitas yang membedakan keunggulan

varietas yang satu dengan lainnya dalam ketahanan hidup-

nya terhadap berbagai kondisi sub optimum (umum) atau

kondisi sub optimum tertentu (spesif ik) (Sadjad, 1994)

.

Deteksi Vgen dilakukan dengan mengamati keragaman

fenotipe berbagai varietas pada lingkungan yang sama.

Vgen yang didasarkan pada tolok ukur produksi, ditentu-

kan oleh banyak sifat, yang sebagian berhubungan dengan

pembentukan dan pengisian benih serta status vigor benih

setelah masak fisiologi.

Pada periode pembangunan benih, akumulasi Ptotal dan

'fitat menunjukkan kecenderungan yang sama dengan garis viabilitas potensial dan vigor benih dalam konsepsi

Steinbauer-Sadjad. Dari hasil penelitian diketahui bahwa

kandungan Ptotal didalam benih mempengaruhi vigor awal

(Rusdi, 1988) dan daya simpan benih (Kurnia, 1989).

Untuk periode konservasi dan awal periode simpan, status

vigor benih dapat diindikasikan antara lain oleh aktifi-

tas enzim dehidrogenase dan kemampuan benih mempertahan-

kan integritas mernbran sel.

Hubungan antara masing-masing parameter viabilitas

benih terhadap parameter V gen serta besarnya kontribusi

(181)

terhadap V

gen hingga saat ini belum diketahui. Untuk itu perlu dilakukan penelitian mengenai deteksi V gen melalui

kuantifikasi metabolisme benih berdasarkan kaidah-kaidah

viabilitas benih.

Tu j uan

Penelitian ini bertujuan mempelajari kuantifikasi

metabolisme benih mulai periode pembangunan benih (Perio-

de I) sampai dengan awal simpan Periode I1 untuk mendeteksi Vgen jagung.

Hypotesis

1.

vgen

jagung merupakan fungsi vigor benih pada saat

masak fisiologi di periode I (vigor awal, Va)

,

vigor

konservasi sebelum simpan (vKSS) dan vigor awal sebe-

lum simpan Was)

.

Semakin tinggi Val

vKSS

dan

vaS

semakin tinggi Vgen. S

Vgen w f(Vat VKS

, vaS)

2. Pada periode I, vigor awal benih (Va) dapat dideteksi

melalui :

a. Vigor yang dinilai dari DMPVMM pada saat matang

morfologi. Semakin besar nilai vigor atas dasar

DMPVMM, semakin tinggi Va benih.

(182)

gi. Semakin efisien, semakin tinggi Va benih.

c. Bobot kering benih pada saat masak fisiologi. Se-

makin tinggi bobot kering benih, semakin tinggi Va

benih.

3. Pada periode I, garis nilai delta yang diamati berda-

sarkan tolok ukur P total dan P fitat menunjukkan ke-

cenderungan kuadratik sesuai dengan kaidah viabilitas

benih dan dapat digunakan menentukan saat matang mor-

f ologi

.

4.

vKSS

dapat dideteksi melalui SMD (Sistem Multiplikasi

Devigorasi)

,

dengan tolok ukur ZPo, DTZ-I dan

BV-l .

Semakin tinggi ZPo, D T Z - ~ dan BV-', semakin tinggi vi-

gor konservasi benih.

5.

vaS

dapat diindikasikan berdasarkan integritas membran

sel benih yang diamati melalui tolok ukur daya hantar

listrik rembesan benih. Semakin tinggi daya hantar

(183)

11. TINJAUAN PUSTAKA

Kuantifikasi Metabolisme Benih

Viabilitas benih sebagai fokus ilmu benih dapat di-

telaah melalui pendekatan sitologi, fisiologi, biokimiawi

dan matematik. Kuantifikasi metabolisme menurut Sadjad

(1994) pada hakikatnya memanfaatkan ciri-ciri garis yang

menunjukkan fenomena pertumbuhan ataupun gejala metabo-

lisme benih dari awal periode pembentukan benih sampai

periode pertumbuhan di lapang untuk mendeteksi viabilitas

benih dalam dimensi waktu, dan pada akhirnya dapat me-

ngembangkan simulasi viabilitas absolut benih.

Konsepsi Steinbauer-Sadjad yang merupakan landasan

dari kuantifikasi metabolisme benih, membagi periode via-

bilitas menjadi tiga fragmen, yaitu fragmen pembangunan

benih pada Periode I, fragmen penyimpanan benih pada Pe-

riode I1 dan fragmen penanaman pada Periode I11 atau pe-

riode kritikal. Garis-garis viabilitas yang digambarkan

dalam masing-masing fragmen tidak sama (Gambar 1). Garis

viabilitas potensial (V ) dan vigor (V ) pada Periode I

P

9

dan I11 berbentuk sigmoid dengan arah berlawanan, sedang-

(184)

7..

Petiode Viobilitos

Keterangan :

Periode I = Periode pembangunan benih Periode I1 = Periode simpan

Periode I11 = Periode kritikal

PKS = Periode konservasi sebelum simpan PKT = Periode konservasi sebelum tanam MM = Matang morfologi

MF = Masak fisiologi

v~

= Viabilitas potensial

vg = Vigor

Va = Vigor awal

= Vigor awal sebelum simpan Va

v~~

= Vigor konservasi sebelum simpan vss = Viabilitas sesungguhnya [image:184.563.46.486.10.730.2]

D = Nilai delta

Gambar 1. Garis-garis viabilitas benih dalam konsepsi Steinbauer-Sadjad (Sadjad, 1994)

.

Mengamati ciri viabilitas benih pada Periode I atau

periode pembangunan benih, energi konsumsi yang digunakan

benih untuk menyusun struktur ernbrionya dan upaya pengum-

(185)

di j adikan j abaran nilai D. Bertolak dari pengamatan

Early dan DeTurk (1944) terdapat garis-garis Ptotal dan

Pfitinl yang kalau diamati dari saat antesis sampai ma-

sak fisiologi, selisih keduanya memiliki kecenderungan

garis yang sama dengan garis nilai D pada konsepsi Stein-

bauer-Sadjad (Sadjad, 1994).

Bila dikaitkan dengan akumulasi P di dalam benih,

energi konsumsi (Elion) dapat diasosiasikan sebagai P yang

digunakan untuk pertumbuhan dan perkembangan benih. Ni-

lai Ekon dapat diperoleh dari selisih energi timbunan

(Etim) dengan sisa energi (Ere,

,

yaitu selisih jumlah

Ptotal dan jumlah Psimpanan (Pfifat) Dasar pernikirannya adalah semakin kecil nilai D semakin tinggi vigor benih.

Kecilnya nilai D dapat diperoleh dari Etim yang besar dan

Ekon yang besar, tetapi dapat pula berasal dari Etim yang

kecil dan Ekon yang kecil. Agar dapat dibedakan antara

kemungkinan pertama dengan yang kedua, perlu diberikan

faktor koreksi dengan mengalikannya dengan Eres/Ekon, se-

hingga pada kemungkinan pertama nilai D makin diperkecil

sedangkan pada kemungkinan kedua nilai D makin diperbesar

(Sadjad, 1994).

Nilai D = (Etim

-

Ekon) x FK

FK = Eres/Ekon

(186)

Nilai D = Ere, _Eres/Ekon₌ 2 _IEkon

Seperti terlihat pada Gambar 1, nilai D meningkat

terus mulai saat antesis sampai saat matang morfologi,

kemudian menurun kembali sampai saat masak f isiologi

.

Titik maksimum bagi nilai D berada di sekitar saat matang

morf ologi, karena pada momen itu terjadi banyak pembela-

han dan dif erensiasi sel

.

Selanjutnya terj adi pengisian

cadangan makanan ke dalam benih, sampai saat masak fisio-

logi, dimana nilai D minimum sedangkan bobot kering benih

dan vigor benih maksimum. Saat matang morfologi dan ma-

sak fisiologi merupakan momen yang penting untuk dipakai

sebagai titik kritikal dalam penentuan viabilitas benih

pada Periode I.

Menurut Sadjgd (1989) benih j agung mencapai saat ma-

tang morfologi 20 hari setelah antesis dan saat masak fi-

siologi 30 hari setelah itu, khususnya untuk jagung yang

biasa dipanen 56 hari setelah antesis. Frey (1981) me-

nyatakan bahwa periode kritikal bagi perkembangan benih

jagung adalah 2 sampai 3 minggu setelah keluar rambut

50%. Saat masak fisiologi oleh Daynard dan Duncan

(1969) dicirikan dengan adanya b l a c k l a y e r yang menun-

jukkan bobot kering benih telah mencapai maksimum

.

Setelah benih mencapai vigor maksimum pada momen pe-

(187)

perode konservasi (PK). PK meliputi waktu sesudah MPV MF

sebelum panen, waktu panen, waktu pengolahan dan pena-

nganan benih (seed handling). Pada waktu itu vigor benih

harus dikonservasi, sehingga disebut vigor konservasi se-

belum simpan (vKSS) (Sadjad, 1994)

.

Parameter VKS memiliki tolok ukur spesif ik. Hingga

saat ini

vKSS

selalu dideteksi melalui sistem multiplika-

si devigorasi (SMD) dengan tolok ukur nilai VKS dan luas

bidang vigor (BV) (Sadjad, 1993).

Apabila selama PK benih dapat mempertahankan vigor-

nya, maka benih akan mempunyai

vaS

(vigor awal sebelum

simpan) tinggi sehingga didapatkan daya simpan (DS ) yang

lama dan vigor daya simpan (VDS) yang tinggi pula.

Dalam hasil. penelitian Saenong (1986), hubungan an-

tara vigor awal (Va) benih dengan DS benih jagung - dan

kedelai adalah sebagai berikut :

1. Benih jagung

DS = 24.265

-

0.131 Va + 0.197 Ve

-

0.006 VaVe

Va =

-

16.45 + 2.60 XI Ve = - 29.31

+

1.44 X2

2. Benih kedelai

DS = 4.67 - 0.105 Va + 0.290 V,

-

0.003 VaVe V, = - 45.97 + 0.69 X1

(188)

DS = Daya simpan benih yang dinyatakan dalam kurun waktu

penurunan viabilitas benih sebesar 40% (P40) (minggu)

Va = Vigor awal benih

Ve = Vigor enforced benih = vigor benih yang dipengaruhi

faktor lingkungan simpan

X 1 = Daya hantar listrik (DHL) air rendaman benih

(umhos/g benih)

X2 = Viabilitas benih setelah didera etanol selama (15 +

45) menit untuk benih jagung dan (15

+

15) menit un-

tuk benih kedelai

in-'^%)

.

Seperti telah dikemukakan sebelumnya, benih yang

mempunyai Va yang tinggi diperkirakan akan mempunyai DS

panjang dan VDS yang tinggi. Dengan status vigor yang

demikian diharapk-an benih akan mampu melewati periode hi-

dup selanjutnya (periode konservasi sebelum tanam, PKT)

tanpa mengalami deteriorasi yang besar, sehingga pada sa-

at ditanam dapat tumbuh menjadi tanaman yang normal dan

berproduksi normal pada kondisi lapang yang beragam.

Vigor Genetik

Menurut International Seed Testing Association

(ISTA), vigor benih adalah semua sifat-sifat yang menen-

tukan tingkat aktifitas dan penampakan potensial dari be-

(189)

bit; sedangkan Association of Official Seed Analysts

(AOSA) memberikan definisi vigor lebih singkat dan lang-

sung (meskipun hampir sama) yaitu semua sifat yang menen-

tukan potensi kecepatan dan keserempakan tumbuh, dan po-

tensi untuk dapat berkembang menjadi bibit yang normal

pada kondisi lingkungan yang beragam (AOSA, 1983)

.

Mc

.

Daniel (1973) membuat batasan vigor benih sebagai penam-

pakan superior suatu genotipe, setelah ditanam, diban-

dingkan dengan genotipe yang sama atau genotipe yang ber-

beda pada kondisi tertentu. Sadjad (1972) mendefinisikan

vigor benih sebagai kemampuan benih untuk tumbuh dan ber-

kembang menjadi bibit yang normal dalam kondisi lingkung-

an tumbuh yang sub optimum, sehingga diharapkan benih itu

dapat kuat tumbuh menjadi tanaman normal meskipun kondisi

alam tidak ideal. Selain itu, benih mampu berproduksi

normal pada kondisi sub optimum dan diatas normal pada

kondisi optimum (Sadj ad, 1980 )

.

Sebab- sebab perbedaan

vigor benih dapat bersifat genetik maupun fisiologi

(Sadjad, 1972)

.

Perry dalam AOSA (1983) mendef inisikan

vigor benih sebagai sifat fisiologi yang ditentukan oleh

genotipe dan dimodifikasi oleh lingkungan, yang mengatur

kemampuan benih untuk tumbuh cepat menjadi bibit yang ta-

han terhadap faktor-faktor lingkungannya yang beragam.

(190)

bit; sedangkan Association of Official Seed Analysts

(AOSA) memberikan definisi vigor lebih singkat dan lang-

sung (meskipun hampir sama) yaitu semua sifat yang menen-

tukan potensi kecepatan dan keserempakan tumbuh, dan po-

tensi untuk dapat berkembang menjadi bibit yang normal

pada kondisi lingkungan yang beragam (AOSA, 1983)

.

Mc

.

Daniel (1973) membuat batasan vigor benih sebagai penam-

pakan superior suatu genotipe, setelah ditanam, diban-

dingkan dengan genotipe yang sama atau genotipe yang ber-

beda pada kondisi tertentu. Sadjad (1972) mendefinisikan

vigor benih sebagai kemampuan benih untuk tumbuh dan ber-

kembang menjadi bibit yang normal dalam kondisi lingkung-

an tumbuh yang sub optimum, sehingga diharapkan benih itu

dapat kuat tumbuh menjadi tanaman normal meskipun kondisi

alam tidak ideal. Selain itu, benih mampu berproduksi

normal pada kondisi sub optimum dan diatas normal pada

kondisi optimum (Sadjad, 1980). Sebab-sebab perbedaan

vigor benih dapat bersifat genetik maupun fisiologi

(Sadjad, 1972)

.

Perry dalam AOSA (1983) mendef inisikan

vigor benih sebagai sifat fisiologi yang ditentukan oleh

genotipe dan dimodifikasi oleh lingkungan, yang mengatur

kemampuan benih untuk tumbuh cepat menjadi bibit yang ta-

han terhadap faktor-faktor lingkungannya yang beragam.

(191)

dan mempengaruhi hasil tanaman tersebut.

Produksi adalah parameter vigor penting dan umum di-

gunakan untuk menentukan perbedaan genetik. Untuk dapat

menilai perbedaan hasil diantara berbagai varietas, va-

rietas-varietas tersebut biasanya ditanam pada lingkungan

yang sama dan kemudian hasilnya dibandingkan (Pollock dan

Roos, 1972)

.

Menurut Sadjad (1994) vigor genetik (Vgen)

merupakan parameter viabilitas yang membedakan antara ke-

unggulan varietas satu dengan lainnya dalam ketahanan hi-

dupnya terhadap berbagai kondisi sub optimum (umum), m u -

pun suatu kondisi sub optimum tertentu (spesifik).

Whittington (1973) menyatakan bahwa mempelajari ke-

ragaman kuantitatif yang dikendalikan secara genetik pada

perkecambahan benih bukanlah ha1 yang mudah. Faktor-

faktor lingkungan selama pembentukan benih dan penyimpan-

an benih memberikan pengaruh yang besar terhadap perke-

cambahan benih selanjutnya, sementara dari segi genetik

testa dan bagian luar benih merupakan genotipe maternal,

endosperm biasanya 2/3 maternal dan 1/3 paterna1,dan em-

brio setengah maternal dan setengah lagi paternal genoti-

Pe

Dari beberapa penelitian tentang keragaman genotipe

terhadap vigor benih, sering di jumpai adanya interaksi

(192)

(Whittington, 1973; Buxton dan Sprenger, 1976; Tomer dan

Maguire, 1990)

.

Melalui tehnik regresi Finlay dan

Wilkinson (1963), perbedaan kecenderungan respons masing-

masing genotipe terhadap lingkungan sub optimum sampai

dengan optimum dapat diketahui dari koefisien regresi

yang diperoleh. Pada penelitian benih bit gula, jagung

dan kacang polong perbedaan genotipe terlihat paling je-

las pada kondisi sub optimum (Whittington, 1973), sedang-

kan pada kondisi optimum kurang terlihat perbedaannya.

Pada benih kapas, penelitian dengan 18 galur Gossypium

h i r s u t u m dan 12 galur G. barbadens menunjukkan adanya ko-

relasi positif antara parameter viabilitas dengan suhu

udara (optimum dan rendah), namun nilainya kecil sehingga

evaluasi galur-galur tersebut h a m s dilakukan pada ke-

dua kondisi tersebut (Buxton dan Sprenger, 1976).

Hibrida barley dan hibrida j agung menunjukkan per-

tumbuhan dan perkecambahan yang lebih cepat serta laju

respirasi yang lebih tinggi dibandingkan dengan tetuanya.

Perbedaan tersebut sebagian dicirikan dari ukuran benih-

nya (Mc. Daniel, 1973)

,

dan jumlah benih/tongkol yang

lebih banyak khususnya pada benih jagung hibrida

(Poneleit dan Egli, 1979)

.

Mc. Daniel (1973) mempelaja-

ri faktor-faktor genetik yang mempengaruhi vigor benih

(193)

faktor genetik menentukan potensi tumbuh dan vigor mela-

lui proses biokimiawi. Mitokhondria yang berfungsi seca-

ra superior pada hibrida heterotik (yang dinamakannya mi-

tokhondrial heterosis) diukur berdasarkan antara lain

laju respirasi dan efisiensi oxidative fosf orilasi. Mi-

tokhondrial heterosis ini berkorelasi sangat erat dengan

vigor dan potensi produksi hibrida. Hibrida yang tidak

heterotik (yaitu yang tidak lebih unggul dari tetuanya

dalam ha1 laju pertumbuhan dan hasil) tidak menunjukkan

fungsi mitokhondria yang superior. Jadi mitokhondrial

heterosis dapat dijadikan sebagai tolok ukur untuk menge-

valuasi vigor hibrida secara biokimiawi.

Copeland (1976) menyatakan bahwa selain tanaman hi-

brida, tanaman poliploid juga menunjukkan Vgen yang lebih

tinggi dibandingkan dengan tanaman inbred dan diploid.

Pada benih kacang polong, Vgen yang diamati berda-

sarkan persentase perkecambahan berhubungan dengan kompo-

sisi kimia benih tersebut. Varietas Gradus yang Vgennya

rendah, mengandung lebih banyak stahiosa daripada pati,

dibandingkan varietas Pilot yang mempunyai Vgen tinggi

(Haldane dalam Whittington, 1973), dan mengandung lebih

banyak sukrosa (Koostra, 1962).

Perbedaan satu gen tynggal di bagian endosperm (tri-

(194)

Haskel yang dikemukakan Whittington (1973) menunjukkan

bahwa daya berkecambah benih jagung menurun bila perban-

dingan antara sugary allel (su) terhadap starchy allel

(Su) di dalam endosperm meningkat

,

seperti terlihat pada

Tabel 1. Pengaruh proporsi yang berbeda antara Su (Star- chy endosperm allel) terhadap su (sugary enda- sperm allel) terhadap persentase perkecambahan.

Endosperm genotipe Persentase Perkecambahan

Su Su Su 93

Su Su su 87

Su su su 67

su su su 46

Kadar gula (86% merupakan sukrosa) dari 24 genotipe

* *

homozygous jagung manis berkorelasi negatif (r = -0.74

dengan daya tumbuh di lapang, sedangkan kandungan pati

berkorelasi positif (r = 0.63**) dengan daya tumbuh di

lapang (Douglass, Juvik dan Splittstoesser, 1993).

Daya simpan (DS benih j uga dipengaruhi oleh kompo-

sisi kimia benih dan faktor genetik. Benih berlemak me-

rupakan contoh benih yang berdaya simpan pendek, sebagian

disebabkan karena sifat lemak yang kurang higroskopik,

dan air bebas didalam benih itu sulit dikendalikan. Se-

[image:194.566.46.497.49.727.2]

(195)

proses yang mempercepat kemunduran benih karena asam le-

mak dapat meningkatkan aktifitas cendawan dan juga bersi-

fat toksik bagi benih. Meskipun demikian, benih dari

spesies tertentu ada yang mempunyai kesamaan komposisi

kimia tetapi daya simpannya berbeda akibat perbedaan po-

tensi genetik. Contohnya benih c h e w i n g f e s c u e dan L o l i u m

m u l t i f l o r u m Lam. mempunyai komposisi kimia yang sama, te-

tapi benih L o l i u m m u l t i f l o r u m Lam.mempunyai DS yang lebih

lama (Copeland, 1976)

.

Pada 31 varietas dan galur padi, DS tidak berkorelasi dengan kandungan amilosa benih dan

dormansi benih. Meskipun demikian, benih-benih yang ter-

golong w a x y rice daya simpannya lebih pendek dari pada benih non waxy r i c e (Juliana, e t al., 1990).

Selain komposisi kimia benih, perbedaan konsistensi

struktural benih pada varietas-varietas jagung sangat be-

sar pengaruhnya terhadap vigor benih selama di penyimpan-

an. Berdasarkan hasil penelitian selama 20 tahun, ternyata varietas-varietas jagung yang termasuk ke dalam ti-

pe mutiara dan gigi kuda mempunyai DS yang lebih panjang

dari pada benih jagung manis (Priestley, 1986).

Seleksi sifat genetik DS benih melalui metode peng-

(196)

pengusangan cepat berkurang dengan sangat nyata. Ini me-

nun j ukkan bahwa perbaikan genet ik untuk DS benih memung-

kinkan untuk dilakukan melalui seleksi dengan metode

pengusangan cepat. Penelitian 235 genotipe kedelai yang

disimpan dalam kondisi simulasi tropika dengan suhu 30°c

dan RH 80%, menunjukkan bahwa genotipe yang mempunyai DS

pan j ang mempunyai viabilitas awal yang tinggi, mempunyai

persentase hard seed yang tinggi, ukuran benih yang kecil

dan waktu pemasakan benih yang lebih cepat (Minor dan

Paschal, 1982)

.

Dari penelitian Minor dan Paschal (1982) tersebut,

terlihat bahwa waktu pemasakan benih dan viabilitas awal

benih di periode pembangunan benih (Periode I Stein-

bauer-Sadj ad) yang dipengaruhi oleh faktor genetik, me-

nentukan vigor benih pada periode simpan. Hasil peneliti-

an Faizah (1994) juga memperlihatkan bahwa Vgen pada be-

nih kedelai dapat dideteksi melalui parameter vigor awal

V

,

vigor konservasi sebelum simpan (vKSS) dengan tolok

ukur nilai VKS dan kebalikan luas bidang vigor (BV) -I,

serta parameter vigor awal sebelum simpan (vas)

.

Deteksi Vgen benih mulai dari momen berlakunya kai-

dah-kaidah viabilitas benih (saat matang morfologi) Sam-

pai dengan titik anomali di periode kritikal (Periode

(197)

Akumulasi dan pengaruh P terhadap viabilitas benih

Unsur P adalah salah satu unsur yang banyak diperlu-

kan dalam biosintesis makromolekul, antara lain fosfoli-

pid, gula fosfat, nukleotida dan koenzim. Di dalam be-

nih, P disimpan dalam bentuk fitin, yaitu garam (Ca,Mg)

dari asam fitat (myoinositol hexafosfat) (Epstein, 1972).

Asam fitat (Gambar 2) merupakan sumber P bagi proses me-

tabolisme selama perkecambahan (Gardner et al., 19851,

sebelum dapat menyerap P dari dalam tanah.

H OPO ,H2

I I

Gambar 2. Struktur molekul asam fitat

Selama perkembangan benih j agung, akumulasi P

(Ptotal dan Pf itin) menunjukkan kecenderungan garis sig-

moid, seperti terlihat pada Gambar 3 (Early dan DeTurk,

1944). Demikian pula dengan akumulasi P pada benih kede-

lai (Hanway dan Weber, 1971).

(198)

H inggu

Gambar 3. Bobot kumulatif Ptotal, Pfitin dan Pnon fitin (mg/tongkol) mulai dari polinasi sampai masak (Earley dan DeTurk, 1944)

.

but ternyata sama dengan kecenderungan garis akumulasi

bobot kering benih jagung (Frey, 1981) dan garis viabili-

tas benih jagung manis varietas P a m dan Nampa (Wilson

Jr. dan Trawatha (1991) seperti terlihat pada Gambar 4.

Tidak berbeda dengan jagung, akumulasi bobot kering pada

benih gandum juga cenderung sigmoid, tetapi pada barley

cenderung kuadratik (Lingle dan Chevalier, 1985). Hasil

penelitian Agrawal dan Kaur (1977) pada benih gandum me-

nunjukkan bahwa pola akumulasi bobot kering cenderung sa-

(199)

Daya tumbuh (%)

loo

7

I

1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 70 80 90

[image:199.563.43.500.45.729.2]

Hari sesudah muncul bunga betina

Gambar 4 . Viabilitas benih jagung varietas Parma dan varietas Nampa pada berbagai stadia kemasakan

(Wilson Jr. dan Trawatha, 1991)

.

Kandungan asam fitat benih pada setiap kultivar atau

spesies tidak selalu sama (Bewley dan Black, 1978). Pada benih gandum, asam fitat hanya mencapai 53% dari Ptotal (Williams, 1970), pada benih kedelai 72 % dari Ptotall

yaitu sekitar 17.6% dari bobot benih (Raboy, Dickinson dan Below, 1984). Pada penelitian 163 galur kedelai ter-

dapat korelasi yang erat ( r = 94%) antara kandungan Ptotal dan asam fitat, meskipun ada beberapa galur yang

memiliki kandungan Ptotal sama tetapi kandungan asam fi-

(200)

Dalam benih serealia, fitin bergabung dengan butir-

butir aleuron di lapisan aleuron dan jarang sekali dite-

mukan dalam protein body di endosperm. Hasil penelitian

Williams (1970) menun jukkan bahwa pada benih gandum asam

fitat hanya ditemukan di dalam lapisan aleuron, poros em-

brio dan skutelum.

Menurut Ching et al. (1974), benih pada stadia masak

hampir tidak mengandung P dalam bentuk ATP. ATP sebagai