EVALUASI KEMURNIAN GENETIK DENGAN MARKA
MIKROSATELIT DAN APLIKASI RIZOBAKTERI UNTUK
MENINGKATKAN PRODUKSI DAN MUTU FISIOLOGIS
BENIH JAGUNG HIBRIDA
AWALUDIN HIPI
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI DAN PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi dengan judul “Evaluasi Kemurnian Genetik dengan Marka Mikrosatelit dan Aplikasi Rizobakteri untuk Meningkatkan Produksi dan Mutu Fisiologis Benih Jagung Hibrida” adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun yang tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan tercantum dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Januari 2014
Awaludin Hipi
RINGKASAN
AWALUDIN HIPI. Evaluasi Kemurnian Genetik dengan Marka Mikrosatelit dan Aplikasi Rizobakteri untuk Meningkatkan Produksi dan Mutu Fisiologis Benih Jagung Hibrida. Dibimbing oleh MEMEN SURAHMAN (Ketua), SATRIYAS ILYAS (Anggota), GIYANTO (Anggota).
Salah satu upaya untuk meningkatkan produktivitas jagung adalah melalui penggunaan benih jagung bermutu dari varietas unggul. Upaya untuk memenuhi kebutuhan benih jagung berkualitas tinggi harus terus ditingkatkan. Salah satu upaya yang dapat dilakukan adalah melalui pengawasan benih dengan pengembangan dan penerapan metode untuk pengujian kualitas/kemurnian genetik. Hal ini disebabkan pengujian kualitas genetik menggunakan karakter morfologi konvensional memiliki kelemahan yaitu memerlukan lebih banyak waktu (satu siklus hidup tanaman), dan sering sulit dibedakan dari non-hibrida. Marka molekuler dapat digunakan untuk mengatasi masalah tersebut. Di antara berbagai jenis penanda molekuler, SSR atau sering disebut mikrosatelit telah banyak digunakan untuk sidik jari, analisis keragaman genetik, hubungan keluarga, dan sebagai marka penyeleksi. Marka SSR adalah penanda yang sering digunakan dalam studi genetik tanaman jagung. Oleh karena itu diharapkan bahwa SSR dapat digunakan untuk menganalisis kemurnian genetik benih jagung hibrida untuk menentukan tingkat hibriditas dari benih jagung hibrida.
Upaya lain yang diharapkan dapat memberikan kontribusi untuk meningkatkan produktivitas dan mutu fisiologis benih jagung hibrida adalah dengan menggunakan rizobakteri dan pupuk P. Peran mikroba ini adalah untuk meningkatkan ketersediaan nutrisi terutama P dalam tanah. Penggunaan rizobakteri pelarut fosfat, dapat melarutkan fosfat yang sulit larut menjadi bentuk tersedia bagi tanaman.
Tujuan penelitian ini adalah: 1) mendapatkan marka SSR yang spesifik untuk tetua jantan dan betina; 2) mengetahui keefektifan marka SSR dalam uji kemurnian genetik benih jagung hibrida; 3) mendapatkan isolat rizobakteri yang mampu melarutkan fosfat, mampu memproduksi IAA, tidak bersifat patogen terhadap tanaman, dan dapat meningkatkan mutu fisiologis benih tetua betina jagung hibrida; 4) mempelajari pengaruh rizobakteri dan pupuk P dalam meningkatkan pertumbuhan dan hasil tanaman tetua betina jagung hibrida; 5) mempelajari pengaruh rizobakteri dan pupuk P terhadap pertumbuhan, produktivitas dan mutu fisiologis benih jagung hibrida
Penelitian dilakukan dalam empat tahap percobaan: (1) Evaluasi kemurnian genetik benih jagung hibrida menggunakan marka SSR, (2) Karakterisasi rizobakteri dalam memproduksi asam indol asetat (IAA), kemampuan melarutkan fosfat, reaksi hipersensitif, dan meningkatkan kualitas fisiologis benih jagung hibrida, (3) Pengujian keefektifan rizobakteri dalam meningkatkan pertumbuhan dan hasil tanaman tetua betina jagung hibrida di polybag, dan (4) Pengujian keefektifan rizobakteri dan pupuk P dalam meningkatkan produktivitas dan kualitas fisiologis benih jagung hibrida di lapang.
betina hibrida Bima-4 (Mr-14 dan G180), marka phi072 spesifik untuk tetua jantan dan tetua betina Bima-3 (Mr-14 dan Nei9008), dan marka phi328175 spesifik untuk tetua jantan dan tetua betina kedua hibrida Bima-3 dan Bima-4. Berdasarkan uji dengan marka SSR, benih jagung hibrida varietas Bima-3 dan Bima-4 memiliki kemurnian genetik masing-masing 97.5% dan 80%. Marka SSR dapat mendeteksi kemurnian genetik jagung hibrida secara cepat dan akurat, dimana secara morfologi sulit untuk dideteksi. Marka SSR efektif digunakan untuk uji kemurnian genetik benih jagung hibrida.
Hasil percobaan kedua, terdapat 23 isolat rizobakteri yang mampu melarutkan fosfat, dan 23 isolat menunjukkan reaksi hipersensitif negatif, 18 isolat mampu memproduksi IAA. Dari hasil karakterisasi tersebut, terpilih rizobakteri untuk digunakan pada pengujian selanjutnya yaitu lima isolat dari jenis Aktinomiset (AB3, ATS4, AB11, AB2 dan ATS5); lima isolat dari jenis Bacillus
spp. (B13, B46, B28, B37 dan B42); dan lima isolat dari Pseudomonas kelompok fluorescens(P24, P12, P14, P31 dan P34) yang digunakan untuk pengujian mutu fisiologis benih tetua betina jagung hibrida. Hasil pengujian mutu fisiologis di rumah kaca, didapatkan bahwa isolat B28 dan B46 dapat meningkatkan indeks vigor dan kecepatan tumbuh benih jagung. Isolat B28 mampu meningkatkan daya berkecambah hingga mencapai 80 %. Isolat lain yang berpotensi meningkatkan daya berkecambah yaitu B46, B42, B13, P14, P31, AB2, AB3, AB11, ATS4, dan ATS5. Aplikasi rizobakteri P34 dan P12 tidak berpengaruh terhadap tinggi bibit dan bobot kering bibit, namun dapat meningkatkan panjang akar jagung dibanding kontrol. Berdasarkan hasil karakterisasi dan pengaruh terhadap peningkatan mutu fisiologis benih tetua betina jagung hibrida, terpilih enam isolat rizobakteri dari masing-masing jenis rizobakteri yang dapat digunakan pada percobaan di lapang yaitu AB2, ATS4, B28, P14, dan P31. Isolat B42 terpilih karena memiliki kemampuan memproduksi IAA yang tinggi.
Pada percobaan ketiga, didapatkan bahwa pemupukan P belum dapat meningkatkan tinggi tanaman, jumlah daun, bobot tongkol dan bobot biji/tongkol. Isolat B42 berpotensi meningkatkan tinggi tanaman dan jumlah daun. Isolat rizobakteri B28 berpotensi meningkatkan bobot tongkol dan bobot biji/tongkol.
Pada percobaan keempat di lapang didapatkan bahwa pada musim tanam I (musim hujan), pemupukan P 100 kg SP-36 ha-1 dapat meningkatkan produktivitas benih jagung hibrida. Isolat B42, ATS4, dan P31 dapat meningkatkan produktivitas benih jagung. Perlakuan rizobakteri dapat meningkatkan mutu fisiologis benih jagung pada periode simpan empat bulan pada suhu 21 – 25oC dan RH 53 – 62%, tetapi hanya isolat ATS4 yang dapat meningkatkan mutu benih setelah disimpan selama delapan bulan. Pada musim tanam II (musim kemarau), pemupukan P 100 kg SP-36 ha-1 dapat meningkatkan produktivitas benih jagung hibrida. Isolat ATS4 mampu meningkatkan tinggi tanaman dan produktivitas benih jagung hibrida. Aplikasi rizobakteri yang diikuti dengan pemupukan P 100 kg SP-36 ha-1 dapat meningkatkan rendemen benih hingga 83.8%. Aplikasi rizobakteri dapat mengurangi penggunaan pupuk P 50 % dari dosis rekomendasi. Rizobakteri ATS4 dan pemupukan P 100 kg SP-36 ha-1 terbaik dalam meningkatkan mutu fisiologis benih setelah empat bulan simpan dalam ruangan pada suhu 21-25oC dan RH 53 – 62%.
SUMMARY
AWALUDIN HIPI. Evaluation of Genetic Purity Using Microsatelite Marker and Application of Rhizobacteria for Increasing Productivity and Physiological Quality of Maize Hybrid Seed. Supervised by MEMEN SURAHMAN (Chair), SATRIYAS ILYAS (Member), GIYANTO (Member).
One effort to improve maize production is through the use of high quality maize seed. In order to assure high quality seed, it’s genetic quality must be tested. SSR markers often used in genetic studies of maize plants. Therefore SSR can be used to analyze the genetic purity of maize hybrid seed. Another effort to increase productivity and physiological quality of maize hybrid seeds is using rhizobacteria and phosphate fertilizer.
The objectives of this research were 1) to determine SSR markers specific for male and female parents, 2) to know the effectiveness of SSR markers for the genetic purity testing of maize hybrid seeds, 3) to find non phytopathogenic rhizobacteria isolates capable of dissolving phosphate, producing IAA, and improving the physiological quality of seed and seedling growth of female parent of maize hybrid, 4) to assess the effect of rhizobacteria and phosphate fertilizers to increase plant growth and yield female parent of maize hybrid, 5) to investigate the effect of rhizobacteria and P fertilizer for increasing productivity and physiological quality of maize hybrid seed.
This research consisted of four stages: (1) Selection of SSR primers specific for female and male parents, and testing of genetic purity of hybrid maize seed using SSR markers, (2) Characterization of rhizobacteria in producing IAA, dissolving unsoluble forms of phosphate, non phytopathogenic (hypersensitive reaction test), and improving the physiological quality of maize hybrid seed, (3) Testing the effectiveness of rhizobacteria and phosphate fertilizer on plant growth of female parent in polybag, and (4) Evaluation the effectiveness of rhizobacteria and phosphate fertilizer to increase productivity and the physiological quality of maize hybrid seed in the field. All stages of the research were conducted from April 2011 until December 2012.
Results of experiment 1 showed that: 1) Out of five markers tested, three markers namely phi96100, phi328175 and phi072 produced polymorphic bands and were able to distinguish parental lines of two maize hybrid varieties. SSR marker phi96100 was specific for detection the genetic purity of cv.Bima-4 and
phi072 for cv.Bima-3. While phi328175 was specific markers to both maize hybrids. The genetic purity of cv.Bima-3 and cv. Bima-4 were 97.5% and 80% respectively.
Results of experiment 3 showed that phosphate fertilizer did not effect the plant growth, weight of ear, and weight kernel per ear but rhizobacteria B42 isolate was potential to increase plant growth compared the control and other rhizobacteria. B28 isolate was potential to increase weight of ear, and weight kernel per ear.
Results of the field experiment showed that at the first planting season (rainy season), application of 100 kg SP-36 ha-1 increased productivity compared to control. B42, ATS4 and P31 isolates increased number of leaves, leaf area index, and productivity of maize hybrid seeds. Trial the second planting season (dry season) showed that application of 100 kg SP-36 ha-1 increased productivity compared untreated. ATS4 rhizobacteria increased plant heigth and productivity of maize hybrid seed. Application of ATS4 isolate followed by 100 kg SP-36 ha-1 increased the percentage of good quality seeds. Rhizobacteria reduced P fertilizer 50 % from the recomendation dosage. Application of ATS4 isolate and fertilizer P 100 kg SP-36 ha-1 increased physiological quality of harvested seeds after four month storage at 21 – 25oC and 53 – 62 % RH.
© Hak Cipta milik IPB, Tahun 2014
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah, dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB
EVALUASI KEMURNIAN GENETIK DENGAN MARKA
MIKROSATELIT DAN APLIKASI RIZOBAKTERI UNTUK
MENINGKATKAN PRODUKSI DAN MUTU FISIOLOGIS
BENIH JAGUNG HIBRIDA
AWALUDIN HIPI
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor
pada Program Studi Ilmu dan Teknologi Benih
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Penguji pada Ujian Tertutup : 1. Dr Ir Abdul Qadir, MS
(Staf Pengajar Ilmu dan Teknologi Benih, Departemen AGH, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor)
2. Dr Ir Henny Purnamawati, MScAgr
(Staf Pengajar Program Studi Agronomi dan Hortikultura, Departemen AGH, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor)
Penguji pada Ujian Terbuka : 1. Prof (R) Dr A. Karim Makarim
(Peneliti Puslitbang Tanaman Pangan Badan Litbang Pertanian, Kementrian Pertanian RI) 2. Dr Ir Faiza C. Suwarno
Judul Disertasi : Evaluasi Kemurnian Genetik dengan Marka Mikrosatelit dan Aplikasi Rizobakteri untuk Meningkatkan Produksi dan Mutu Fisiologis Benih Jagung Hibrida
Nama : Awaludin Hipi
NIM : A261090021
Disetujui Komisi Pembimbing
Prof Dr Ir Memen Surahman, MScAgr Ketua
Prof Dr Ir Satriyas Ilyas, MS Dr Ir Giyanto, MSi
Anggota Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi Dekan Sekolah Pascasarjana Ilmu dan Teknologi Benih
Dr Ir Endah R Palupi, MSc Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April 2011 sampai Desember 2012 ini adalah “Evaluasi Kemurnian Genetik Benih Jagung Hibrida dengan Marka Mikrosatelit dan Aplikasi Rizobakteri untuk Meningkatkan Produksi dan Mutu Fisiologis Benih Jagung Hibrida”. Tema ini memberikan penekanan terhadap pengembangan metode uji kemurnian genetik, peningkatan produktivitas dan mutu fisiologis benih jagung hibrida.
Dalam rentang waktu perkuliahan hingga penyelesaian akhir Disertasi ini, penulis telah banyak mendapat bantuan dan dukungan dari semua pihak. Olehnya dengan hati yang tulus penulis menyampaikan ucapan terima kasih dan penghargaan kepada:
1. Prof Dr Ir Memen Surahman, MScAgr selaku ketua komisi pembimbing, Prof Dr Ir Satriyas Ilyas, MS dan Dr Ir Giyanto,MSi selaku anggota komisi pembimbing, yang telah banyak memberikan saran, koreksi, petuah, dan kesabaran selama membimbing penulis sejak penyusunan rencana penelitian hingga selesainya disertasi ini.
2. Dr Ir Heni Purnamawati, MScAgr dan Dr Ir Abdul Qadir, MS selaku
penguji pada ujian tertutup, Prof (R) Dr A. Karim Makarim dan Dr Ir Faiza C. Suwarno selaku penguji pada ujian terbuka, serta Dr Ir Endah Retno Palupi, MSc selaku Ketua Program Studi Ilmu dan
Teknologi Benih, atas saran dan koreksinya untuk perbaikan disertasi ini. 3. Kepala Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian Kementerian Pertanian
RI atas kesempatan melanjutkan studi ini, bantuan Beasiswa dan dana penelitian melalui kerjasama program Kerjasama Kemitraan Penelitian Pertanian dengan Perguruan Tinggi (KKP3T). Kepala Balai Besar Penelitian dan Pengkajian Teknologi Pertanian (BBP2TP) dan Kepala Balai Pengkajian teknologi Pertanian Nusa Tenggara Barat, atas arahan dan kerjasamanya. 4. Bapak Rektor IPB, Dekan dan Sekretaris Dekan serta Dosen SPs IPB, atas
pembinaan, dan pelayanannya selama studi. Demikian pula kepada Dekan dan Wakil Dekan Fakultas Pertanian IPB, Ketua dan Sekretaris Departemen AGH serta Ketua dan Sekretaris Program Studi Ilmu dan Teknologi Benih beserta staf yang telah banyak membantu penulis selama studi.
5. Kepala Balai Besar Litbang Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian, Bogor dan kepala laboratorium molekuler atas izin penggunaan laboratorium. Bapak Ir Ahmad Dadang atas bantuannya mendampingi selama penelitian di laboratorium molekuler. Pimpinan dan staf University Farm IPB, pimpinan dan staf Balai Laboratorium Perlindungan Tanaman Perkebunan Nusa Tenggara Barat, atas bantuan dan kerjasamanya.
6. Balai Penelitian Tanaman Serealia Maros, Sulawesi Selatan, terutama kepada Dr. Andi Takdir Makkulawu, atas saran dan bantuan benih yang digunakan dalam penelitian ini.
7. Orangtua yang telah membesarkan dan merawat dengan kasih sayangnya yang
tiada batas. Isteri (Baiq Tri Ratna Erawati, SP, MSc) dan anak-anak tercinta (Ratna Tanzilla Ch. Hipi dan Tiara W. Rahmawati Hipi), serta seluruh keluarga,
8. Rekan-rekan yang telah membantu penelitian di laboratorium Bakteriologi Departemen Proteksi Tanaman IPB, di laboratorium Ilmu dan Teknologi Benih IPB, dan di Leuwikopo, atas bantuan dan dukungannya. Buat Candra Budiman,SP, MSi, Ir Tjipto R. Basoeki, MS, Drs Jekvy Hendra, MSi, dan Dr Agustiansyah, atas dukungan dan bantuannya.
9. Rekan-rekan mahasiswa Pascasarjana Badan Litbang Pertanian di IPB, atas informasi, kerjasama, dan persahabatan yang terjalin selama studi. Demikian pula rekan-rekan mahasiswa pascasarjana Departemen AGH dan khususnya rekan-rekan Program Studi Ilmu dan Teknologi Benih, atas bantuan, dukungan dan kebersamaannya.
Semoga hasil penelitian ini bermanfaat terhadap pengembangan ilmu pengetahuan dan bermanfaat bagi siapa saja yang membutuhkannya.
Bogor, Januari 2014
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL xiv
DAFTAR GAMBAR xv
DAFTAR LAMPIRAN xvi
PENDAHULUAN
Latar belakang 1
Perumusan masalah 3
Tujuan penelitian 4
Manfaat penelitian 4
Alur penelitian 5
TINJAUAN PUSTAKA
Varietas Jagung Hibrida 6
Marka Simple Sequence Repeats (SSR) dan Penggunannya 7 Rizobakteri dan Pupuk Fosfat Untuk Meningkatkan Pertumbuhan
dan Produksi tanaman serta Mutu Fisiologis Benih
8 EVALUASI KEMURNIAN GENETIK BENIH JAGUNG
HIBRIDA DENGAN MARKA MIKROSATELIT
Abstrak 11
Pendahuluan 12
Bahan dan Metode 13
Hasil dan Pembahasan 15
Kesimpulan 18
KARAKTERISASI RIZOBAKTERI UNTUK MENINGKATKAN MUTU FISIOLOGIS DAN
PERTUMBUHAN BIBIT TETUA BETINA JAGUNG HIBRIDA
Abstrak 19
Pendahuluan 20
Bahan dan Metode 21
Hasil dan Pembahasan 24
Kesimpulan 29
PENGARUH RIZOBAKTERI DAN PUPUK FOSFAT DALAM MENINGKATKAN PERTUMBUHAN DAN HASIL TANAMAN TETUA BETINA JAGUNG HIBRIDA
Abstrak 31
Pendahuluan 32
Bahan dan Metode 32
Hasil dan Pembahasan 33
DAFTAR ISI (lanjutan)
Halaman PENINGKATAN PRODUKTIVITAS DAN MUTU
FISIOLOGIS BENIH JAGUNG HIBRIDA DENGAN APLIKASI RIZOBAKTERI DAN PUPUK FOSFAT
Abstrak 37
Pendahuluan 38
Bahan dan Metode 39
Hasil dan Pembahasan 43
Kesimpulan 58
PEMBAHASAN UMUM 58
KESIMPULAN UMUM 63
SARAN 64
DAFTAR PUSTAKA 65
DAFTAR TABEL
Halaman 1 Marka mikrosatelit yang digunakan dalam penelitian 13 2 Deteksi kemurnian genetik benih hibrida Bima-4 berdasarkan marka
SSR dan marka morfologi
16 3 Deteksi kemurnian genetik benih hibrida Bima-3 berdasarkan marka
SSR dan marka morfologi
17 4 Karakter morfologi hibrida Bima-3 dan Bima-4 pada pengujian lapang
Cikabayan. Bogor
18 5 Isolat rizobakteri yang digunakan dalam penelitian 21 6 Reaksi hipersensitif dan kemampuan melarutkan fosfat dari isolat
rizobakteri
26 7 Pengaruh aplikasi isolat rizobakteri terhadap tinggi tanaman, panjang
akar, dan bobot kering bibit jagung pada umur 4 MST
29 8 Pengaruh aplikasi pupuk P terhadap tinggi tanaman dan jumlah daun 34 9 Pengaruh aplikasi rizobakteri terhadap tinggi tanaman dan jumlah daun 35 10 Pengaruh aplikasi pupuk P terhadap bobot tongkol dan bobot
biji/tongkol
35 11 Pengaruh aplikasi rizobakteri terhadap bobot tongkol dan bobot
biji/tongkol
36 12 Pengaruh aplikasi pupuk P terhadap tinggi tanaman dan jumlah daun 44 13 Pengaruh aplikasi rizobakteri terhadap tinggi tanaman dan jumlah daun 44 14 Pengaruh pemupukan P dan aplikasi rizobakteri terhadap indeks luas
daun (ILD)
45 15 Pengaruh aplikasi pupuk P terhadap kehijauan daun 46 16 Pengaruh aplikasi rizobakteri terhadap kehijauan daun 47 17 Pengaruh aplikasi pupuk P dan rizobakteri terhadap bobot tongkol 47 18 Pengaruh aplikasi pupuk P dan rizobakteri terhadap rendemen benih 48 19 Pengaruh aplikasi pupuk P dan rizobakteri terhadap produktivitas 48 20 Pengaruh aplikasi pupuk P terhadap mutu fisiologis benih jagung
hibrida Bima-3 yang disimpan selama 4 dan 8 bulan
49 21 Pengaruh aplikasi rizobakteri terhadap mutu fisiologis benih jagung
hibrida Bima-3 yang disimpan selama 4 dan 8 bulan
50 22 Pengaruh aplikasi pupuk P terhadap tinggi tanaman dan jumlah daun 51 23 Pengaruh aplikasi rizobakteri terhadap tinggi tanaman dan jumlah daun 52 24 Pengaruh rizobakteri dan pupuk P terhadap produktivitas benih 53 25 Pengaruh rizobakteri dan pupuk P terhadap bobot tongkol 53 26 Pengaruh rizobakteri dan pupuk P terhadap bobot 1000 butir benih 54 27 Pengaruh rizobakteri dan pupuk P terhadap kandungan P benih 54 28 Pengaruh rizobakteri dan pupuk P terhadap rendemen benih 55 29 Pengaruh aplikasi pupuk P terhadap mutu fisiologis benih jagung
hibrida Bima-3 pada beberapa periode simpan
56 30 Pengaruh aplikasi rizobakteri terhadap mutu fisiologis benih jagung
hibrida Bima-3 pada beberapa periode simpan
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Bagan alir kegiatan penelitian 5
2. Visualisasi fragmen DNA hasil amplifikasi dengan primer SSR pada tetua jantan dan betina jagung hibrida
15 3. Visualisasi pola pita DNA dengan marka SSR phi96100 melalui
elektroforesis vertikal 6% PAGE pada jagung hibrida Bima-4.
16 4 Visualisasi pola pita DNA dengan marka SSR phi072 melalui
elektroforesis vertikal 6% PAGE pada jagung hibrida Bima-3
17
5 Pelarutan fosfat oleh isolat rizobakteri 24
6 Reaksi hipersensitif isolat rizobakteri 25
7 Produksi IAA dari isolat Aktinomiset, Bacillus spp, dan
Pseudomonas kelompok fluorescens
25 8 Pengaruh aplikasi rizobakteri terhadap indeks vigor (IV) dan
kecepatan tumbuh (KCT) benih tetua betina jagung hibrida
27 9 Pengaruh aplikasi rizobakteri terhadap daya berkecambah benih
tetua betina jagung hibrida
28
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Deskripsi varietas Bima-3 76
2 Deskripsi varietas Bima-4 77
3 Deskripsi tetua betina jagung hibrida Bima-3 78
4 Deskripsi tetua jantan jagung hibrida Bima-3 79
5 Hasil analisis tanah. Cikemeuh. Bogor 2011 80
6 Hasil analisis tanah. Lembar. Lombok Barat 2011 – 2012 80 7 Curah hujan, suhu, kelembaban, dan penyinaran selama pelaksanaan
penelitian
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Jagung merupakan komoditas unggulan nasional, dan menjadi salah satu dari lima komoditas prioritas yang diprogramkan oleh Kementrian Pertanian. Hal ini dilakukan untuk memenuhi kebutuhan jagung nasional dan untuk mengurangi impor akibat kurangnya produksi jagung dalam negeri. Produksi jagung pada tahun 2011 dan 2012 ditargetkan sebesar 21.9 dan 24.1 juta ton (Ditjen Tanaman Pangan 2010), namun hanya tercapai 17.6 dan 19.4 juta ton (BPS Indonesia 2012). Untuk memenuhi kebutuhan jagung dalam negeri, maka pada tahun 2011 pemerintah telah mengimpor sebanyak 3.2 juta ton. Peningkatan permintaan jagung dalam negeri dipicu oleh perkembangan industri pakan ternak (> 55%), pangan (30 %), dan industri lainnya serta untuk benih (Kasryno et al. 2007). Demikian pula dengan meningkatnya krisis energi, maka akan terjadi peningkatan penggunaan jagung sebagai sumber bioetanol.
Salah satu upaya untuk meningkatkan produktivitas jagung adalah dengan mengembangkan varietas unggul yang berdaya hasil tinggi dan adaptif pada kondisi lingkungan tertentu, seperti varietas hibrida. Purwanto (2007) menyatakan bahwa untuk meningkatkan produktivitas jagung maka perlu diprogramkan penggunaan benih berkualitas dari jenis hibrida dan komposit unggul.
Di Indonesia, penggunaan benih hibrida pada tahun 2010 sebesar 54% dari luas tanam jagung, dan pada tahun 2014 diproyeksikan menjadi 75% (+ 60 ribu ton) (Ditjen Tanaman Pangan 2010). Untuk menunjang penggunaan varietas jagung hibrida, diperlukan penyediaan benih yang cukup dan berkualitas prima. Kendala utama dalam memproduksi benih hibrida adalah rendahnya produktivitas, sementara kebutuhan benih lebih besar dibanding yang diproduksi. Selama ini untuk memenuhi kekurangan benih jagung dalam negeri adalah dengan cara melakukan impor. BPS Indonesia (2012) melaporkan bahwa impor benih jagung pada tahun 2012 mencapai 1650 ton atau senilai US$ 5.28 juta.
Untuk mendukung peningkatan produksi jagung di Indonesia, sebaiknya benih jagung komersil tingkat nasional diproduksi dalam negeri (Karama 2004). Namun hingga saat ini, sumber daya dan kelembagaan perbenihan jagung dalam negeri belum merupakan usaha yang mumpuni dan berdaya saing handal (Baihaki 2004). Oleh sebab itu, aspek pemahaman ilmu pemuliaan praktis dalam kehidupan pertanian khususnya ilmu menghasilkan benih jagung bermutu oleh petani harus diperluas dan ditingkatkan.
Sebelum teknologi benih berkembang, perhatian terhadap kualitas benih difokuskan pada cara mempertahankan dan menentukan kualitas benih. Namun perlu disadari bahwa kualitas benih ditentukan mulai dari proses prapanen. Panen dan pascapanen hanya merupakan upaya untuk mempertahankan kualitas benih yang telah dicapai. Perbedaan kualitas dari lot benih (sebelum benih disimpan) dapat terjadi karena adanya perbedaan lingkungan pertumbuhan (tingkat kesuburan tanah, iklim, dan cara budidaya), waktu dan cara panen, cara pengeringan, pemipilan, pembersihan, sortasi, pengemasan, dan distribusi.
mutu benih (Saenong et al. 2005). Dalam memproduksi benih, mutu benih yang mencakup mutu genetis, mutu fisiologis, mutu fisik, dan mutu kesehatan benih (Ilyas 2012) mutlak untuk dipenuhi.
Untuk mendeteksi mutu genetik benih dari suatu varietas tanaman, dapat dilakukan dengan cara pengamatan morfologi tanaman, atau dengan marka molekuler (DNA). Marka molekuler banyak digunakan untuk mengatasi kesulitan seleksi secara konvensional, membantu mengurangi jumlah populasi dan waktu yang dibutuhkan dalam pemuliaan per siklus seleksi. Kelebihan marka molekuler adalah mampu menyeleksi tanaman pada tahap pembibitan, yang biasanya baru bisa diamati setelah tanaman tumbuh menjadi besar dan kemampuannya menyeleksi sifat yang sangat sulit, yang bila menggunakan seleksi fenotipe membutuhkan waktu relatif panjang (Couch dan Tanskley1991). Berbeda dengan marka morfologi dan biokimia, marka DNA selain tidak terbatas di dalam jumlah, juga tidak dipengaruhi oleh lingkungan dan fase perkembangan dari tanaman (Tanksley dan McCouch 1997).
Benih yang mengalami segregasi penampilannya secara visual sulit dibedakan dengan aslinya. Dalam pemeriksaan secara visual di lapang, sering terjadi kesalahan-kesalahan ini khususnya untuk jagung karena sifatnya yang menyerbuk silang. Dengan demikian, untuk mengontrol kemurnian varietas dan inbrida pembentuknya dari generasi ke generasi secara cepat dan akurat, maka pemanfaatan alat bantu marka mikrosatelit seperti simple sequence repeat (SSR) sangat dibutuhkan.
Simple sequence repeat (SSR) atau biasa disebut mikrosatelit merupakan salah satu dari marka molekuler (DNA) yang banyak digunakan dalam studi genetik. Beberapa pertimbangan penggunaan marka SSR adalah terdistribusi secara melimpah dan merata dalam genom, variabilitasnya sangat tinggi, dan sifatnya yang kodominan. Marka mikrosatelit merupakan alat uji yang memiliki reproduksibilitas dan ketepatan yang sangat tinggi sehingga banyak digunakan dalam membedakan genotipe, evaluasi kemurnian benih, pemetaan gen, sebagai alat bantu seleksi, studi genetik populasi, dan analisis diversitas genetik.
Marka SSR telah banyak digunakan pada program pemuliaan tanaman, namun masih sedikit yang menggunakannya untuk mengevaluasi kemurnian genetik suatu varietas terutama varietas-varietas hibrida komersial. Penggunaan marka SSR untuk mendeteksi kemurnian genetik telah dilakukan pada tanaman jagung (Senior et al. 1998; Pabendon et al. 2005), pada tanaman padi (Garland et al. 1999; Yashitola et al. 2002; Mulsanti 2011), dan pada tomat hibrida (Liu et al. 2007).
Selain menjaga kemurnian genetik, dalam produksi benih, diupayakan peningkatan produktivitas dan mutu fisiologis benih. Mutu fisiologis benih memiliki pengaruh besar terhadap produksi tanaman. Benih dengan mutu fisiologis tinggi akan menghasilkan tanaman yang sehat dengan sistem perakaran yang berkembang dengan baik, dapat lebih tahan terhadap kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan, pertumbuhan bibit yang cepat, dan berkorelasi dengan hasil yang tinggi (Harris et al. 2000).
dalam proses metabolisme selama perkecambahan, dan berpengaruh terhadap kandungan ATP, vigor dan viabilitas benih. Benih yang berasal dari induk yang cukup mendapatkan pupuk P, dapat tumbuh dengan baik pada tanah yang kekurangan unsur P. Pupuk P yang diberikan pada tanaman, hanya sekitar 10 hingga 30% (Jones 1982), 20% (Hagin dan Tucker 1982) yang diserap oleh tanaman dari pupuk yang diberikan, dan selebihnya tersimpan dalam tanah sebagai residu. Pupuk P yang diberikan, mengalami proses pengikatan atau fiksasi dalam tanah sehingga sukar larut dan tidak tersedia bagi tanaman. Penggunaan bakteri perlarut fosfat seperti Pseudomonas sp. dan Bacillus sp. dapat melarutkan bentuk-bentuk fosfat yang sukar larut sehingga menjadi bentuk yang tersedia bagi tanaman (Rodriquez dan Fraga 1999; Rao 2007; Prihartini 2009). Dengan demikian penggunaan pupuk P lebih efisien dan dapat dihemat. Hasil penelitian Santosa et al. (1997) mendapatkan bahwa inokulasi bakteri pelarut fosfat dan aplikasi P-alam (rock phosphate) pada tanah masam Ultisol mampu meningkatkan ketersediaan P, serapan P, dan bobot biji kering kacang tanah.
Berdasarkan aktivitasnya, fungsi rizobakteri terhadap pertumbuhan tanaman adalah: (i) membantu dalam memperoleh nutrisi seperti nitrogen, fosfor, atau besi; (ii) mencegah perkembangbiakan organisme patogen; dan (iii) menyediakan hormon tanaman seperti auksin, sitokinin, atau menurunkan produksi etilen melalui aktivitas enzim 1-aminocyclopropane-1-karboksilat (ACC)
deaminase (Glick et al. 2007).
Perumusan masalah
Salah satu upaya untuk memenuhi kebutuhan jagung nasional adalah meningkatkan produktivitas antara lain dengan menggunakan varietas unggul berdaya hasil tinggi seperti hibrida. Untuk mendukung penggunaan hibrida, diperlukan benih dalam jumlah yang cukup dan berkualitas prima. Kebutuhan benih jagung hibrida dalam negeri belum dapat terpenuhi secara keseluruhan, sehingga pemerintah melakukan impor. Masalah utama memproduksi benih di dalam negeri adalah produktivitas masih rendah terutama hibrida silang tunggal. Selain itu benih jagung yang beredar dipasaran terdapat beberapa kelemahan baik dari segi mutu genetik maupun mutu fisiologis, sehingga jika ditanam akan berpengaruh terhadap hasil yang diperoleh.
Dalam produksi benih jagung hibrida, sumber utama kontaminasi genetik di lapangan adalah silang diri (selfing) dari induk betina karena detaselling yang tidak sempurna. Selain itu kontaminasi dapat pula terjadi pada saat prosesing benih dan pengelolaan digudang selama penyimpanan. Kontaminasi ini mengurangi mutu genetik dan mutu fisiologis benih yang akibatnya dapat menurunkan produktivitas tanaman.
lingkungan. Penggunaan marka SSR belum banyak dilakukan dalam evaluasi kemurnian genetik benih jagung hibrida komersial, terutama di Indonesia.
Selain memiliki kualitas genetik, benih juga dituntut harus memiliki kualitas fisiologis yang tinggi. Benih dengan kualitas fisiologis yang tinggi akan menghasilkan tanaman yang sehat, lebih tahan terhadap kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan, dan dapat memberikan hasil yang tinggi. Upaya peningkatan produktivitas dan mutu fisiologis benih dapat dilakukan dengan pemberian pupuk fosfor. Pupuk fosfor sangat dibutuhkan oleh tanaman untuk pertumbuhan sel, memperkuat batang tanaman, pembentukan bunga, buah dan biji. Kandungan P dalam benih sangat diperlukan dalam proses metabolisme selama perkecambahan, dan berpengaruh terhadap kandungan ATP, vigor dan viabilitas benih. Benih yang berasal dari induk yang cukup mendapatkan pupuk P, dapat tumbuh dengan baik pada tanah yang kekurangan unsur P. Pupuk P yang diberikan mengalami proses pengikatan atau fiksasi oleh tanah sehingga sukar larut dan tidak tersedia bagi tanaman. Oleh karena itu diperlukan bakteri yang dapat melarutkan fosfat sehingga dapat tersedia bagi tanaman.
Di Indonesia, penggunaan rizobakteri sebagai biostimulants dan
biofertilizer untuk meningkatkan produksi tanaman belum banyak dilakukan, meskipun berbagai artikel menunjukkan bahwa rizobakteri berpotensi besar dalam meningkatkan produksi tanaman. Oleh karena itu, penelitian mengenai pemanfaatan rizobakteri penting dilakukan dalam usaha untuk meningkatkan produksi pertanian yang efisien dan ramah lingkungan.
Berdasarkan uraian dan pertimbangan diatas, maka diperlukan penelitian untuk mengevaluasi kemurnian genetik, dan upaya peningkatan produktivitas dan mutu fisiologis benih jagung hibrida. Tujuan umum yang ingin dicapai adalah untuk menyediakan benih jagung hibrida dengan mutu genetik dan mutu fisiologis yang tinggi.
Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mendapatkan marka SSR yang spesifik untuk tetua jantan dan betina.
2. Mengetahui keefektifan marka SSR dalam uji kemurnian genetik benih jagung hibrida
3. Mendapatkan rizobakteri yang mampu melarutkan fosfat, mampu memproduksi IAA, tidak bersifat patogen terhadap tanaman, dan dapat meningkatkan mutu fisiologis dan pertumbuhan bibit tetua betina jagung hibrida.
4. Mempelajari pengaruh rizobakteri dan pupuk P dalam meningkatkan pertumbuhan dan hasil tanaman tetua betina jagung hibrida.
5. Mempelajari pengaruh rizobakteri dan pupuk P terhadap pertumbuhan, produktivitas dan mutu fisiologis benih jagung hibrida.
Manfaat Penelitian
1. Dapat dijadikan acuan bagi produsen benih dalam mengembangkan perbenihan jagung hibrida.
Alur penelitian
Alur penelitian dilakukan sesuai cakupan penelitian yang terdiri atas: 1) aspek pengembangan metode pengujian kemurnian benih jagung hibrida dengan bantuan marka SSR, dan 2) aspek peningkatan produktivitas dan mutu fisiologis benih jagung hibrida dengan aplikasi rizobakteri (Gambar 1).
TINJAUAN PUSTAKA
Varietas Jagung Hibrida
Varietas atau kultivar adalah sekelompok individu tanaman yang dapat dibedakan berdasarkan sifat morfologi, fisiologis, atau sifat lainnya apabila diproduksi kembali akan menunjukkan sifat-sifat tersebut tidak berubah. Suatu varietas atau kultivar baru dapat dilepas oleh Menteri Pertanian setelah terbukti menunjukkan sifat-sifat unik, seragam, dan mantap berdasarkan DUS (distinct uniform, dan stable) test (BSN 2000). Jadi pada jagung, varietas merupakan kumpulan fenotipe-fenotipe yang relatif seragam dalam hal tinggi tanaman, letak tongkol, umur tanaman, dan karakter lainnya dan merupakan superior suatu populasi dari suatu daur seleksi.
Jagung merupakan tanaman pertama yang dibentuk menghasilkan hibrida secara komersial. Varietas hibrida adalah merupakan generasi pertama (F1) hasil persilangan antara tetua berupa galur inbrida atau varietas bersari bebas yang berbeda genotipe. Menurut Poehlman dan Sleeper (1995), jagung hibrida adalah progeni generasi pertama dari persilangan galur-galur murni. Departemen Pertanian (1971) memberi batasan, hibrida adalah F1 dari persilangan yang dihasilkan dengan mengatur penyerbukan dan kombinasinya. Hibrida tersebut dapat dibentuk dari: (1) dua atau lebih galur hasil penyerbukan sendiri dari tanaman yang menyerbuk silang (inbred) atau; (2) satu galur inbred atau satu persilangan tunggal dengan suatu varietas bersari bebas, atau; (3) dua varietas atau spesies, kecuali varietas jagung yang bersari bebas. Benih F2 dan selanjutnya dari persilangan seperti di atas tidak termasuk hibrida.
Langkah-langkah dalam pembentukan varietas hibrida (Takdir et al. 2007): 1. Membentuk galur inbrida, secara normal dengan melakukan beberapa generasi
silang dalam (inbreeding) pada spesies tanaman menyerbuk silang.
2. Penilaian galur inbred berdasarkan uji daya gabung umum dan daya gabung khusus untuk menentukan kombinasi-kombinasi kultivar hibrida.
3. Menyilangkan pasangan galur murni yang tidak berkerabat untuk membentuk kultivar hibrida F1.
Perkembangan jagung hibrida dimulai sejak ditemukannya fenomena
hybrid vigor atau heterosis. Bila dua individu homozigot yang berbeda disilangkan, maka keturunannya akan memperlihatkan gejala heterosis atau vigor hibrida (Poehlman dan Sleeper 1995). Fenomena ini menunjukkan keunggulan hibrida dibandingkan rata-rata kedua tetuanya. Keunggulan tersebut berupa peningkatan hasil, ukuran sel, tinggi tanaman, ukuran daun, perkembangan akar, jumlah biji, ukuran benih dan bentuk lainnya. Chaudhari (1971) mendefenisikan heterosis sebagai peningkatan vigor, pertumbuhan, hasil atau fungsi dari suatu hibrida melebihi tetua, yang merupakan hasil dari persilangan secara genetik suatu individu yang berbeda.
produktivitas tinggi, hibrida silang tunggal lebih seragam dan produksi benihnya relatif lebih mudah dibanding silang ganda dan silang tiga jalur (Singh 1987).
Jagung hibrida di Indonesia mulai diteliti sejak tahun 1913, dan dilanjutkan pada tahun 1950-an. Awal tahun 1980-an, perusahaan swasta multinasional mulai mengevaluasi jagung hibrida di Indonesia. Hibrida jagung di Indonesia pertama kali dilepas pada tahun 1983 yang dihasilkan oleh PT BISI yaitu varietas C-1.
Varietas jagung hibrida yang telah dilepas oleh perusahaan swasta dan Badan Litbang Pertanian hingga saat ini sudah mencapai 69 varietas. Varietas jagung hibrida tersebut seperti Pioneer, BISI, NK, Cargil (C), Nusantara, Semar, Bima, Jaya, dan lainnya. Sejak tahun 1991 sudah banyak dirilis varietas jagung hibrida, sehingga potensi hasil jagung meningkat berkisar 8,0 – 14,0 t ha-1, dimana sebelumnya hanya berkisar 5,8 – 6,6 t ha-1 (Takdir et al. 2007).
Marka Simple Sequence Repeats (SSR) dan Penggunaannya
Terdapat tiga tipe utama marka genetik: (i) marka morfologi adalah ciri atau karakter fenotipik; (ii) marka biokimia, yang menyangkut varian alelik dari enzim yang disebut isozim; dan (iii) marka DNA (molekuler), yang menggambarkan letak variasi DNA (Tanksley dan McCouch, 1997). Marka morfologi dikarakterisasi secara visual berdasarkan fenotipik seperti warna bunga, bentuk biji, tipe tumbuh atau pigmentasi. Marka isozim adalah marka yang dapat membedakan enzim yang dideteksi melalui elektroforesis dan merupakan penanda spesifik.
Marka DNA adalah tipe yang paling luas mendominasi dalam kaitannya dengan jumlah. Berbeda dengan marka morfologi dan biokimia, marka DNA selain tidak terbatas di dalam jumlah, juga tidak dipengaruhi oleh faktor lingkungan atau oleh fase perkembangan dari tanaman (Tanksley dan McCouch 1997).
Hingga saat ini, marka molekuler yang banyak digunakan adalah marka
simple sequence repeats (SSR). Marka SSR merupakan unit pengulangan 1 - 6 pasang basa DNA dengan variasi yang tinggi (Gupta et al. 1996; Senior et al. 1998), berulang sebanyak lima kali atau lebih secara tandem (Vigouroux et al. 2002). Produk PCR dapat dielektroforesis yang dibedakan menurut jumlah unit pengulangan DNA dalam alel-alel SSR yang muncul dan menghasilkan polimorfisme yang tinggi antar spesies (Senior dan Heun 1993; Taramino dan Tingey 1996; Senior et al. 1998). Teknik SSR sering juga menggunakan gel
polyacrilamid karena gel polyacrylamide mempunyai resolusi yang lebih tinggi dari pada gel agarose (Macaulay et al. 2001).
Kemudahan SSR dalam amplifikasi dan tingginya polimorfisme yang dihasilkan menyebabkan ideal untuk dipakai dalam studi genetik dengan jumlah sampel yang banyak. Marka SSR berguna dalam membuat pengelompokan heterotik dalam waktu singkat, dan dapat membedakan satu inbred dengan inbred lainnya (Pabendon et al. 2009). Selain itu dalam teknik PCR metode SSR hanya menggunakan DNA dalam jumlah kecil dengan daerah amplifikasi yang kecil dari genom. SSR dapat diaplikasikan tanpa merusak tanaman karena hanya sedikit menggunakan bahan dalam ekstraksi DNA atau dapat menggunakan bagian lain seperti biji atau pollen (Senior et al. 1996).
hibrida. Pabendon et al. (2005) menggunakan marka SSR untuk sidik jari jagung hibrida. Dari 26 marka SSR yang diuji terdapat 10 marka yang memiliki tingkat polimorfis yang tinggi, yang dapat digunakan dalam melakukan sidik jari materi-materi hibrida jagung, untuk mempertahankan kualitas genetik dan untuk perlindungan varietas. Pada benih tomat hibrida (Hezuo 903 dan Sufen No.8), penggunaan marka mikrosatelit (SSR) menunjukkan bahwa tingkat kemurnian masing-masing mencapai 96.2 dan 93.8 %, dimana tidak berbeda jauh dengan uji morfologi yaitu masing-masing mencapai 96.7 dan 95.2% (Liu et al. 2007). Hal ini menunjukkan bahwa marka SSR dapat digunakan sebagai alat untuk mengontrol kualitas benih tomat hibrida. Penelitian Daniel et al. (2012) menunjukkan bahwa marka SSR merupakan alat bioteknologi yang mampu mendeteksi kemurnian genetik jagung hibrida. Marka SSR telah terbukti menjadi penanda molekuler yang saat ini lebih banyak digunakan untuk identifikasi kemurnian genetik beberapa tanaman (Yashitola et al. 2002), karena efisiensi dan sederhana pelaksanaannya (Wu et al. 2010).
Rizobakteri dan Pupuk Fosfat untuk Meningkatkan Pertumbuhan dan Produksi tanaman serta Mutu Fisiologis Benih
Mutu fisiologis benih merupakan interaksi antara faktor genetik dengan lingkungan tumbuh di mana benih dihasilkan. Untuk memperoleh benih dengan mutu awal yang tinggi, lingkungan pertanaman termasuk kesuburan tanah diusahakan pada kondisi optimal, agar tanaman dapat menghasilkan benih dengan vigor yang tinggi. Benih jagung yang diproduksi dari struktur tanaman induk yang bervigor tinggi akan lebih tahan disimpan dibanding dengan benih yang diperoleh dari struktur tanaman yang kurang vigor (Saenong 1982).
Upaya peningkatan produktivitas dan mutu fisiologis benih jagung dapat dilakukan dengan memberikan pupuk fosfor (P). Pupuk fosfor sangat dibutuhkan oleh tanaman untuk pertumbuhan sel, memperkuat batang tanaman, pembentukan bunga, buah dan biji. Kandungan P dalam benih sangat diperlukan dalam proses metabolisme selama perkecambahan, dan berpengaruh terhadap kandungan ATP, vigor dan viabilitas benih. Benih yang berasal dari induk yang cukup mendapatkan pupuk P, dapat tumbuh dengan baik pada tanah yang kekurangan unsur P.
Respon tanaman terhadap pemupukan P tergantung pada beberapa faktor seperti, karakteristik tanah, pertumbuhan tanaman, iklim, cara persiapan lahan, interaksi dengan nutrisi lainnya, pengelolaan tanaman dan pengelolaan pupuk, serta interkasi dengan mikroorganisme. Oleh karena itu faktor-faktor ini perlu dipertimbangkan sebelum memulai program pemupukan P untuk meningkatkan efisiensi penggunaan pupuk dan keuntungan ekonomi.
pada tanaman buncis, menyimpulkan bahwa untuk mendapatkan jumlah dan mutu benih yang tinggi diperlukan fosfor sebanyak 135 kg P2O5 ha-1. Defisiensi P pada tanaman dapat memperlambat waktu pemasakan dan menurunkan hasil (Kasim 1990).
Pupuk P yang diberikan pada tanaman, hanya sebagian yang diserap oleh tanaman, dan selebihnya tersimpan dalam tanah sebagai residu. Jones (1982), menyatakan bahwa tanaman hanya memanfaatkan P sebesar 10% hingga 30% dari pupuk yang diberikan, dan selebihnya (70 hingga 90 %) tetap berada di dalam tanah sebagai residu. Pupuk P yang diberikan mengalami proses pengikatan atau fiksasi dalam tanah sehingga sukar larut dan tidak tersedia bagi tanaman. Untuk meningkatkan efisisensi penggunaan pupuk P, salah satu caranya adalah dengan menggunakan rizobakteri pelarut fosfat (Rao 2007; Prihartini 2009; Yafizham dan Abubakar 2010).
Plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) adalah kelompok bakteri yang hidup berkoloni di akar tanaman yang dapat meningkatkan pertumbuhan dan hasil tanaman. Secara umum, mekanisme rizobakteri dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman adalah: (1) sebagai biostimulants, rizobakteri mampu menghasilkan atau mengubah konsentrasi hormon tanaman seperti asam indol asetat (indole asetic acid = IAA), asam giberelat, sitokinin, dan etilen di dalam tanaman, memfiksasi nitrogen, melarutkan fosfat, mempengaruhi produksi bintil akar atau menguasai bintil akar; (2) sebagai bioprotectants, rizobakteri memberi efek antagonis terhadap patogen tanaman melalui beberapa cara yaitu memproduksi antibiotik, siderofor, enzim kitinase, β-1,3-glucanase, sianida, parasitisme, kompetisi sumber nutrisi dan menginduksi ketahanan tanaman secara sistemik (Fernando et al. 2005).
Bakteri pelarut P tidak hanya memiliki kemampuan dalam meningkatkan ketersediaan P tetapi juga kemampuannya dalam menghasilkan zat pengatur
tumbuh, terutama oleh mikroba yang hidup dalam permukaan akar seperti
P. fluorescens, P. putida, dan P. striata. Mikroba-mikroba tersebut dapat menghasilkan zat pengatur tumbuh (fitohormon) seperti asam indol asetat (IAA) dan asam giberalin (GA3) (Arshad dan Frankenberger 1993; Patten dan Glick 1996). Selain itu, bakteri juga memiliki kemampuan menekan aktivitas patogen dengan cara menghasilkan berbagai senyawa atau metabolik sekunder seperti
siderofore, ß-1,3-glukonase, kitinase, antibiotik, dan sianida (Tenuta 2006; Klopper 1993), dan enzim amynocyclopropane carboxylate (ACC) deaminase (Glik 1995).
EVALUASI KEMURNIAN GENETIK BENIH JAGUNG
HIBRIDA DENGAN MARKA MIKROSATELIT
Abstract
The development of hybrid varieties should be supported by the availability of high quality seeds. Genetic purity is one of the quality criteria required for successful seed production of maize hybrid. In producing hybrid seeds, it is frequently contaminated by crossed pollen from another variety or the occurrence of selfing. The objectives of this study were 1) to obtain SSR markers specific for male and female parents, 2) to know the effectiveness of SSR markers for the genetic purity testing of maize hybrid seeds. The experiments were conducted at field station at University Farm Cikabayan Bogor Agricultural University, and in the molecular laboratory at Indonesian Center for Agricultural Biotechnology and Genetic Resources Bogor, from April until December 2011. Maize hybrid varieties and their parental lines seed used in this research were obtained from Indonesian Cereal Research Institute (ICERI) Maros, South Sulawesi. Five SSR markers selected for parental lines were phi109275, phi96100, phi374118, phi328175, and phi072. The assessment of genetic purity of two hybrid varieties namely cv. Bima-3 and Bima-4, used specific markers from previous experiment. Fourty samples of individual plants from each maize hybrid variety were tested. From five markers tested, three markers namely phi96100, phi328175 and phi072 produced polymorphic bands and capable to distinguish parental line of two maize hybrids. Microsatellite marker phi96100 was specifically used for testing genetic purity of cv. Bima-4 and phi072 for cv. Bima-3. While phi328175 was specific marker for both maize hybrids. The genetic purity test of cv. Bima-3 and Bima-4 indicated that both varieties had purity levels of 97.5% and 80%, respectivelly. This study showed that SSR markers were more reliable for assessing genetic purity as compared to morphological marker. The results of study can be useful in verifying varieties and seed purity testing in the laboratory quickly and accurately.
Key words : parental lines, polymorphic bands, quality of maize hybrid seed
Abstrak
Pengembangan varietas hibrida perlu didukung oleh ketersediaan benih yang bermutu. Kemurnian genetik merupakan salah satu kriteria yang harus dipenuhi untuk keberhasilan produksi jagung hibrida. Tujuan dari penelitian ini adalah 1) mendapatkan marka mikrosatelit (SSR) yang spesifik untuk tetua jantan dan betina, 2) mengevaluasi kemurnian genetik benih jagung hibrida Bima-3 dan Bima-4. Penelitian dilakukan di Laboratorium Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian, Bogor, pada bulan April – Desember 2011. Tetua betina dan tetua jantan jagung hibrida yang digunakan adalah tetua yang digunakan untuk memproduksi benih hibrida Bima-3 dan Bima-4. Sampel benih berasal dari Balai Penelitian Tanaman Serealia (BALITSEREAL) Maros Sulawesi Selatan, dan marka yang diseleksi untuk mendapatkan marka spesifik tetua jantan dan betina yaitu phi109275, phi96100, phi374118, phi328175,
dan phi072. Untuk penilaian kemurnian genetik, digunakan dua varietas hibrida yaitu
Bima-3 dan Bima-4, dan marka hasil identifikasi spesifik untuk kedua tetua hibrida tersebut. Individu tanaman dari masing-masing varietas yang diuji sebanyak 40 sampel. Dari 5 primer yang diuji, 3 diantaranya menghasilkan pita polimorfis yaitu phi96100,
phi328175 dan phi072. Primer phi072 spesifik untuk tetua Bima-3, primer phi96100
spesifik terhadap tetua Bima-4. Sementara primer phi328175 spesifik untuk tetua kedua hibrida yang diuji. Hasil pengujian kemurnian genetik menunjukkan bahwa masing-masing 80% benih hibrida Bima-4 dan 97,5% benih Bima-3 murni secara genetik. Hasil penelitian ini dapat berguna dalam memverifikasi varietas dan uji kemurnian benih di laboratorium secara cepat dan akurat.
Pendahuluan
Jagung merupakan komoditas prioritas yang diprogramkan oleh pemerintah. Beberapa tahun terakhir, produksi jagung belum dapat memenuhi kebutuhan nasional sehingga masih dilakukan impor. Dalam rangka peningkatan produksi dan produktivitas jagung, penggunaan varietas unggul seperti hibrida merupakan salah satu alternatif.
Penggunaan varietas unggul hibrida perlu dibarengi dengan penyediaan benih yang bermutu tinggi. Mutu benih mencakup mutu genetis, mutu fisiologis, mutu fisik, dan mutu patologis (Ilyas 2012). Penanaman benih hibrida yang tidak murni secara genetik akan berakibat pada penurunan produktivitas. Sehubungan dengan hal itu diperlukan teknik untuk mengidentifikasi dan menguji kemurnian hibrida dan tetuanya sehingga kualitas genetiknya dapat terjaga.
Dengan dirilisnya berbagai varietas jagung hibrida akan menyebabkan kesulitan dalam mengatasi kemurnian genetik, karena secara kasat mata sulit untuk membedakan antara varietas yang satu dengan yang lainnya. Selama ini metode yang digunakan untuk uji kemurnian hibrida dan tetuanya adalah melalui pengamatan keseragaman tanaman di lapang (grow out test), namun cara ini membutuhkan waktu dan sumberdaya yang cukup besar (Komori dan Nitta 2004). Selain itu, estimasi kemurnian karakter morfologi kadang-kadang sering mengalami kesulitan, karena karakter-karakter ini sangat dipengaruhi oleh lingkungan. Teknik seperti ini masih banyak digunakan untuk perlindungan varietas dan standarisasi kemurnian genetik benih jagung di Indonesia.
Mutu genetik benih dipengaruhi oleh praktek agronomi dan karakteristik ekologi dari lokasi di mana bibit ditanam. Dalam produksi benih jagung hibrida, sumber utama kontaminasi genetik di lapangan adalah silang diri (selfing) dari induk betina karena detaselling yang tidak sempurna. Selain itu kontaminasi dapat pula terjadi pada saat prosesing benih dan pengelolaan digudang selama penyimpanan. Kontaminasi ini mengurangi mutu genetik dan mutu fisiologis benih yang akibatnya dapat menurunkan produktivitas tanaman.
Dengan berkembangnya teknologi biologi molekuler, identifikasi varietas dapat dilakukan dengan bantuan marka molekuler, baik berdasarkan DNA maupun protein. Marka molekuler merupakan alat yang efektif karena deteksinya berdasarkan variasi genetik, yang tidak dipengaruhi oleh lingkungan. Marka DNA tidak dipengaruhi oleh lingkungan dan atau fase perkembangan dari tanaman (Tanksley dan McCouch, 1997; Yashihota et al. 2002).
kemurnian genetik beberapa tanaman (Yashitola et al. 2002), karena efisiensi dan sederhana pelaksanaannya (Wu et al. 2010).
Tujuan penelitian ini adalah 1) untuk mendapatkan marka SSR yang spesifik untuk tetua jantan dan betina, dan 2) untuk mengevaluasi kemurnian genetik benih jagung hibrida Bima-3 dan Bima-4.
Bahan dan Metode
Identifikasi Marka SSR Spesifik Tetua Jantan dan Tetua Betina Jagung Hibrida
Percobaan dilaksanakan di laboratorium Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian, Bogor. Tetua jagung hibrida yang digunakan untuk identifikasi marka spesifik adalah tetua varietas Bima-3 (Nei9008/Mr-14) dan Bima-4 (G180/Mr-14). Sampel benih berasal dari Balai Penelitian Tanaman Serealia (Balitsereal) Maros Sulawesi Selatan, sedangkan marka yang digunakan untuk identifikasi spesifik tetua jantan dan betina adalah marka molekuler yang mempunyai tingkat polimorfisme yang tinggi dalam penelitian sidik jari materi-materi hibrida jagung (Pabendon 2005) (Tabel 1).
Tabel 1. Marka SSR yang digunakan dalam penelitian Marka SSR Sekuen
phi109275 AAGCTCAGAAGCCGGAGC// GGTCATCAAGCTCTCTGATCG
phi96100 AGGAGGACCCCAACTCCTG//
TTGCACGAGCCATCGTAT
phi374118 TACCCGGACATGGTTGAGC//
TGAAGGGTGTCCTTCCGAT
phi328175 GGGAAGTGCTCCTTGCAG//
CGGTAGGTGAACGCGGTA
phi072 ACCGTGCATGATTAATTTCTCCAGCCTT//
GACAGCGCGCAAATGGATTGAACT
Benih masing-masing tetua jagung hibrida ditanam sebanyak 20 individu pada bak plastik dengan menggunakan media tanah. Materi tanaman yang digunakan untuk ekstraksi DNA adalah daun tanaman yang sudah membuka penuh saat berumur 15 hari setelah tanam (HST). Isolasi DNA, amplifikasi dan visualisasi pola pita DNA mengikuti prosedur George et al. (2004) yang dimodifikasi sesuai kondisi laboratorium.
Sampel daun diambil dari 20 individu tanaman, dipotong-potong kecil dan dicampur, dimasukkan ke dalam mortal dan ditambahkan nitrogen cair agar mudah digerus. Sampel digerus sampai halus, kemudian diambil 1 g dan dimasukkan ke dalam ependorf, kemudian ditambahkan larutan buffer CTAB 0.7 ml dan
ß-mercaptoethanol 10 μl. Tabung ependorf dimasukkan ke dalam waterbath
Setelah proses inkubasi, tabung dikeluarkan dari waterbath dan didinginkan pada suhu ruang selama + 10 menit, kemudian ditambahkan 700 μl clorofom isoamylalkohol (24:1 v/v). Tabung ependorf dibolak-balik agar larutan tercampur dengan baik, kemudian disentrifugasi pada 12000 rpm selama 15 menit. Supernatan DNA dipisahkan ke ependorf steril dan ditambahkan 700 μl isopropanol kemudian disimpan dalam freezer selama semalam. Pelet DNA dihasilkan melalui sentrifugase selama 5 menit, kemudian dicuci dengan alkohol 70% dan dikeringkan dengan cara membalik tabung ependorf di atas kertas tissue. Pelet DNA yang telah dicuci, ditambahkan 200 µl buffer 1 x TE.
Untuk setiap reaksi PCR digunakan 1.5 µl DNA dan ditambahkan 3 µl buffer (5x), 3 µl Enhancer (5x), 0.3 µl dNTP mix (1 µM), 1.0 µl primer (0.5 mM), 0.15 µl Taq DNA polimerase, dan 6.05 µl ddH2O. Larutan tersebut masing-masing ditutup dengan satu tetes mineral oil. Proses amplifikasi terdiri atas beberapa tahap yaitu tahap denaturasi awal pada 94oC selama 2 menit, denaturasi-1
94oC selama 0.5 menit, 56oC selama 1 menit annealing, 72oC selama 1 menit
extention, 72 oC selama 5 menit extention tambahan. Siklus diulang 29 kali dan berakhir dengan siklus pemanjangan pada 4oC. Produk PCR ditambahkan 4 µl
loading dye pada masing-masing sumur, dan dielektroforesis dengan menggunakan PAGE (polyacrylamide gel electrophoresis) 6% pada tegangan 100 Volt selama 65 menit atau hingga bromphenol blue telah mencapai bagian bawah plate. Selanjutnya gel dipisahkan dari plate kaca, dan segera direndam dalam larutan
Etidium bromida sambil dishaker selama kurang lebih 10 menit, dan dilanjutkan perendaman dalam air selama 15 menit. Pita-pita DNA dideteksi melalui dengan
Bio-Rad Laboratories Segrate Milan Italy. Pengamatan dilakukan terhadap pita spesifik yang terbentuk pada setiap tetua/inbrida yang diuji.
Evaluasi Kemurnian Genetik Benih Jagung Hibrida dengan Marka SSR
Pengujian kemurnian genetik dilakukan di laboratorium Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian, Bogor dan penanaman di lapang dilakukan di University Farm Cikabayan, IPB Bogor. Varietas jagung hibrida yang diuji kemurnian genetiknya yaitu Bima-3 dan Bima-4 berasal dari Balitsereal Maros Sulawesi Selatan, dan marka yang digunakan untuk menguji kemurnian genetik adalah marka yang teridentifikasi polimorfis (spesifik pada tetua jantan atau betina) dari hasil percobaan 1.
Bagian kedua adalah pengujian kemurnian genetik benih menggunakan marka SSR di laboratorium. Sampel tanaman yang diambil sebanyak 40 ditentukan secara acak untuk masing-masing varietas hibrida. Isolasi DNA dengan cara
mini-prep dan berdasarkan metoda CTAB Doyle dan Doyle (1990) yang dimodifikasi. Sampel daun muda yang telah membuka penuh diambil pada saat tanaman berumur 15 HST, dimasukkan ke dalam ependorf, kemudian dimasukkan ke dalam box yang berisi es. Isolasi dilakukan dengan menambahkan nitrogen cair, kemudian sampel daun digerus dengan menggunakan sumpit, selanjutnya dilakukan seperti pada percobaan 1. Proses amplifikasi, dan visualisasi pola pita DNA seperti percobaan 1. Persentase tingkat kemurnian genetik hibrida dihitung berdasarkan pola pita yang muncul pada individu tanaman sampel, dengan formula sebagai berikut :
Kemurnian hibrida (%)
dimana : TS (total sampel) = jumlah sampel/individu tanaman yang diuji
NH (non hibrida) = jumlah individu tanaman yang memiliki satu pola pita yang sama dengan tetua betina atau tetua jantan, atau sampel yang tidak mempunyai pita Hasil dan Pembahasan
Marka SSR Spesifik Tetua Jantan dan Betina
Berdasarkan identifikasi 5 primer, terdapat satu primer (phi96100) teridentifikasi spesifik untuk tetua jantan dan tetua betina hibrida Bima-4 (Mr-14 dan G180), primer phi072 spesifik untuk tetua jantan dan tetua betina Bima-3 (Mr-14 dan Nei9008), dan 1 primer (phi 328175) teridentifikasi spesifik untuk tetua jantan dan tetua betina kedua hibrida Bima-3 dan Bima-4 (Gambar 2). Primer phi96100, phi072, dan phi328175 dipertimbangkan untuk digunakan dalam pengujian kemurnian genetik hibrida Bima-3 dan Bima-4. Identifikasi kebenaran suatu genotipe tanaman dengan menggunakan satu marka yang polimorfik sudah cukup untuk pengujian kemurnian benih (Yashitola et al. 2002).
Gambar 2. Visualisasi fragmen DNA hasil amplifikasi dengan primer SSR pada tetua jantan dan tetua betina jagung hibrida; (G= G180; M=Mr-14; N=Nei9008; L=DNA ladder)
Kemurnian Genetik Benih Jagung Hibrida
Uji kemurnian genetik terhadap 40 sampel individu tanaman hibrida Bima-4 yang diidentifikasi dengan menggunakan primer Phi96100, terdapat tujuh sampel tanaman (no.4,6,8,9,19,31,39) yang serupa dengan pita tetua jantan (Mr-14), dan satu sampel tanaman (no.12) yang serupa dengan pita tetua betina (G180) (Gambar 3). Hasil identifikasi yang menunjukkan terdapat pola pita yang sama dengan tetua jantan, diduga bahwa terjadi percampuran dalam proses panen atau dalam kegiatan prosesing, sedang terdapatnya pola pita yang sama dengan tetua betina menunjukkan bahwa dalam proses produksi terjadi selfing akibat ketidaktepatan dalam melakukan detaseling. Secara keseluruhan dari total sampel tersebut terdapat 20% dari benih Bima-4 tidak murni secara genetik.
Gambar 3. Visualisasi pola pita DNA dengan marka SSR phi96100 melalui elektroforesis vertikal 6% PAGE pada hibrida Bima-4. F= tetua betina, M= tetua jantan. F1= No. 1, 2, 3, …40 adalah hibrida Bima-4.
Jika dibandingkan dengan pengamatan secara morfologi, marka SSR dapat mengidentifikasi tanaman campuran lebih banyak dalam satu lot benih (Tabel 2). Hal ini menunjukkan bahwa marka SSR lebih akurat dalam mengidentifikasi benih hibrida dibanding pengamatan morfologi. Individu tanaman nomor 31 dan 39 berdasarkan pengamatan morfologi (warna anter) teridentifikasi bukan merupakan hibrida Bima-4. Individu tanaman nomor 31 terdeteksi bukan hibrida Bima-4, baik dengan marka SSR maupun dengan pengamatan morfologi, berbeda dengan tanaman sampel no 39 berdasarkan marka morfologi bukan hibrida ternyata berdasarkan SSR teridentifikasi merupakan hibrida. Tanksley dan McCouch (1997), melaporkan bahwa marka DNA tidak dipengaruhi oleh lingkungan dan/atau fase perkembangan dari tanaman seperti marka morfologi.
Tabel 2. Deteksi kemurnian genetik benih hibrida Bima-4 berdasarkan marka SSR dan marka morfologi
Metode uji kemurnian
Jumlah sampel
Tanaman
campuran (%) Nomor sampel
Marka SSR 40 20 4,6,8,9,10,12,31,34
Marka morfologi 40 5 31,39
Gambar 4. Visualisasi pola pita DNA dengan marka SSR phi072 melalui elektroforesis vertikal 6% PAGE pada hibrida Bima-3. F= tetua betina, M= tetua jantan. F1=No. 1, 2, 3, …40 adalah hibrida Bima-3.
Individu tanaman nomor 28, berdasarkan pengamatan morfologi (warna rambut tongkol) bukan merupakan hibrida Bima-3, namun pada pengujian dengan marka SSR teridentifikasi sebagai hibrida (Tabel 3). Sementara tanaman nomor 38 teridentifikasi bukan hibrida Bima-3 pada uji SSR, sebaliknya tidak terlihat pada pengamatan morfologi. Mulsanti (2013) melaporkan adanya perbedaan hasil pada uji kemurnian genetik hibrida padi dengan marka SSR dan secara morfologi. Tabel 3. Deteksi kemurnian genetik benih hibrida Bima-3 berdasarkan marka SSR
dan marka morfologi Metode Uji
kemurnian
Jumlah sampel
Tanaman campuran
(%) Nomor sampel
Marka SSR 40 2.5 38
Marka morfologi 40 2.5 28
Secara umum hasil pengamatan karakter morfologi hibrida Bima-3 dan Bima-4 berdasarkan deskripsi varietas (Tabel 4). Karakter morfologi yang secara visual dapat membedakan hibrida dan non hibrida adalah pada warna anter dan warna rambut tongkol, sementara untuk karakter lainnya relatif seragam sesuai dengan deskripsi varietas masing-masing hibrida yang diuji. Karakter morfologi lainnya banyak dipengaruhi lingkungan tumbuh tanaman, sehingga sulit untuk dijadikan dasar penentuan kemurnian benih hibrida.
Tabel 4. Karakter morfologi hibrida Bima-3 dan Bima-4 pada pengujian lapang Cikabayan. Bogor
Karakter morfologi Bima-3 Bima-4
Jumlah sampel 40 40
Tinggi tanaman (cm) + 174 +156
50% keluar rambut (hari) 55 - 61 55 - 61
50% keluar pollen (hari) 54 - 59 53 - 59
Warna batang Hijau sedikit ungu Hijau
Warna anther Krem (100%) Krem (95%)
Warna rambut Krem (97.5%) Krem (100%)
Bentuk tongkol Silindris Silindris
Tinggi letak tongkol (cm) 80 - 110 72 - 100
Tipe biji Semi Mutiara Mutiara
Jumlah baris/tongkol 12 - 16 12 - 14
Warna biji Jingga Jingga
Bobot 1000 biji (g) 280.32 315.29
Penampilan tanaman dikendalikan oleh sifat genetik yang sangat dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungan. Jika faktor lingkungan yang memberikan pengaruh yang lebih kuat, maka akan terjadi variasi terhadap morfologi tanaman. Oleh karena itu, karakter morfologi tidak dapat dijadikan dasar penentuan kemurnian genetik varietas tanaman. Penilaian secara morfologi bersifat subjektif dan sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan, juga tergantung pada tingkat keahlian dan pengalaman dari petugas pemeriksa tanaman. Dengan demikian, untuk mengontrol kemurnian varietas jagung hibrida dan inbrida pembentuknya secara cepat dan akurat diperlukan alat bantu marka SSR.
KESIMPULAN
Terdapat 3 marka spesifik (phi96100, phi072, dan phi328175) yang dapat digunakan untuk identifikasi kemurnian genetik jagung hibrida Bima-3 dan Bima-4. Marka phi96100 spesifik untuk tetua jantan dan tetua betina hibrida Bima-4 (Mr-14 dan G180), marka phi072 spesifik untuk tetua jantan dan tetua betina Bima-3 (Mr-14 dan Nei9008), dan marka phi328175 spesifik untuk tetua jantan dan tetua betina kedua hibrida Bima-3 dan Bima-4.
Berdasarkan uji dengan marka SSR, benih jagung hibrida varietas Bima-3 dan Bima-4 memiliki kemurnian genetik masing-masing 97.5% dan 80%.
Marka SSR dapat mendeteksi kemurnian genetik jagung hibrida secara cepat dan akurat, dimana secara morfologi sulit untuk dideteksi.
KARAKTERISASI RIZOBAKTERI UNTUK MENINGKATKAN
MUTU FISIOLOGIS BENIH DAN PERTUMBUHAN BIBIT
TETUA BETINA JAGUNG HIBRIDA
AbstractRhizobacteria has ability in increasing plant growth, yield, and improve plant resistance to disease, because it produce plant growth regulator and increases plant nutrition uptake such as phosphate, and is not phathogenic to plant. The objectives of this experiment were to get rhizobacteria isolates capable of dissolving phosphate, producing IAA, not pathogenic to the plant, and can improve the physiological quality of seeds and seedling growth of female parent of maize hybrid.The experiments were conducted in Bacteriology laboratory, Departement of Plant Protection Faculty of Agriculture IPB and in greenhouse at Leuwikopo laboratory of Seed Science and Technology, Department of Agronomy and Horticulture Faculty of Agriculture IPB, during Maret until July 2011. The groups of isolates Actinomycetes, Bacillus spp. and Fluorescent pseudomonads were used in these experiments. The experiment steps were: (1) characterization of rhizobacteria, (2) selection of selected rhizobacteria based on their ability to improve seed quality and seedling growth of female parents of maize hybrid. The results of experinment 1 showed, there were five isolate choosen from each genus of rhizobacteria based on the criteria of high dissolving of phosphate, negative hypersensitive reaction test, and producing IAA. Experiment 2 showed the rhizobacteria B28 and B46 increase growth rate and seed vigor index, and B28 isolate increased germination of seed. Rhizobacteria AB2, ATS4, B28, P14, P31, and B42 isolate were selected due to their ability to improve the physiological seed quality of female parent of maize hybrid.
Key words : dissolving phosphate, producing IAA, seedling growth
Abstrak
Rizobakteri memiliki kemampuan meningkatkan pertumbuhan tanaman, produktivitas, dan dapat meningkatkan ketahanan tanaman terhadap penyakit. Hal ini karena rizobakteri mampu menghasilkan regulator pertumbuhan tanaman dan meningkatkan ketersediaan nutrisi bagi tanaman seperti fosfat, dan tidak patogen terhadap tanaman. Tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan isolat rizobakteri yang mampu melarutkan fosfat, memproduksi IAA, tidak bersifat patogen bagi tanaman, dan dapat meningkatkan mutu fisiologis benih serta pertumbuhan bibit tetua betina jagung hibrida. Percobaan dilakukan di laboratorium Bakteriologi Departemen Proteksi Tanaman Fakultas Pertanian IPB dan di rumah kaca laboratorium Ilmu dan Teknologi Benih, Leuwikopo Departemen Agronomi dan Hortikultura Fakultas Pertanian IPB, sejak Maret hingga Juli 2011. Rizobakteri yang digunakan dalam penelitian ini adalah dari jenis Aktinomiset, Bacillus spp. dan Pseudomonas kelompok flourescens. Tahapan percobaan adalah: (1) Karakterisasi rizobakteri, (2) seleksi rizobakteri berdasarkan kemampuannya dalam meningkatkan mutu fisiologis benih dan pertumbuhan bibit tetua betina jagung hibrida. Hasil percobaan tahap 1, terpilih lima isolat dari masing-masing genus rizobakteri yang diuji berdasarkan kriteria pelarutan fosfat yang tinggi, reaksi hipersensitif negatif, dan mampu memproduksi IAA yang tinggi. Hasil percobaan tahap 2 menunjukkan rizobakteri B28 dan B46 meningkatkan kecepatan tumbuh dan indeks vigor benih, isolat B28 mampu meningkatkan daya berkecambah. Rizobakteri AB2, ATS4, B28, P14, P31, dan B42 dipilih untuk digunakan pada percobaan lapang.
