UNIVERSITI PUTRA MALAYSIA
KAJIAN HETEROSIS, KEBOLEHWARISAN DAN KESAN LOKASI TERHADAP HIBRID JAGUNG BIJIAN TERPILIH
ABDULLAH BIN DAUD
KAJIAN H ETEROSIS, KEBOLEHWARISAN DAN KESAN LOKASI TERHADAP H IBRID .JAGlJNG BIJIAN TERP I LI I I
Oleh
ABDULLAH BIN DAUD
Tesis yang Dikemukakan untuk Memenuhi Syarat bagi Mcndapatkan Ijazah Mastcr Sains "crtani�HI di Fakulti Pertanian, lJniversiti Pertanian Malaysia.
I'ENGIIARGAAN
Rasa kesyukuran ke hadrat Allah S.W.T. di at as Iimpah kurnia dan rahmatNY A, serta keizinanN Y A, tesis ini dapat disiapkan pada masanya .
Setinggi-tinggi penghargaan dan terima kasih ditujukan kepada Prof.. Madya Dr. Ghizan Saleh, labatan Agronomi dan Hortikultur, selakll pengerusi jawatankllasa penyeliaan, yang banyak memberikan bimbingan, nasihat, pertolongan dan kerjasama dalam menjayakan kajian ini. Penghargaan dan terima kasih juga ditujukan kepada Dr.
Anuar Abdul �ahim, Prof. Madya Dr. Lim Eng Siong dan Prof. Yap Thoo Chai sclaku ahli jawatankuasa pcnycliaan, di atas himbingan dan kerjasama yang telah diberikan.
Penghargaan dirakamkan kepada En. Tan Hoe Hing, En. Mohd. Yusof Mohamad dan En. Mohammad I smail di labatall Pertanian N egeri Terengganu, En. Razak N ordin, En. Hamzah Nayan dan En. Azizi N gah Hanafiah di Jabatan Pertanian Negeri Perlis, serta semua pegawai dan kakitangan labatan Pertanian N egeri Terengganu dan Perlis yang terlibat dalam memberikan kerjasama semasa perlaksanaan kajian ini .
Berbanyak terima kasih ditujukan kepada pihak pengurusan Ladang l OB dan Ladang 2, Fakulti Pertanian, Universiti Pertanian Malaysia, Tuan Haj i Hasan Rashi d, En. Mohd. Shahril Abdul
Rahman dan En. Zahardin Zulkifli, pembantu-pembantu makmal di Makmal Kesuburan Tanah I I, Makmal Biometri, Makmal Fisiologi dan Bilik Fotografi. U capan terima kasih juga ditujukan kepada pembantu-pembantu penyel i dik di .1abatan Agronomi dan Hortikultur, dan Jahatan Sains Tanah, yang turllt mcmhcrikan kcrjas<lma dan pertolongan.
Terima kasih diucapkan kepada rakan-rakan seperJuangan, Kak Sri sekeluarga, Kak Rafeah, Mohd N or, Anisur, Bahagia, Wagiman, Motior, dan rakan-rakan scrlllllah, yang tllrut mcmbantu .
Ucapan tidak ternilai untuk ibu, Hajjah Zainab Sulaiman, Kakak, Gayah Daud, dan SCIllWl ahli kcllIarga yang scntiasa mendoakan kesejahteraan dan kejayaan, dan buat teristimewa, tunang, Zairodah Sagaf, yang terlalu banyak mcmberikan pengorbanan.
KANDUNGAN m ul{a surat PENG I IARGAAN . . I I S ENARA I JADUAL IX S ENARAI RAJAH . . X I I ABSTRAK XIV ABSTRACT XVI I I BAB PENGENALAN II SOROT AN LITERATU R 6
Botani dan Morfologi Jagung
Perkembangan Pembiakbakaan Jagung di Malaysia 9
Penginbredan 1 2
Penghibridan 16
Heterosis \9
Kebolehwarisan 24
Pertalian Antara Ciri 29
Interaksi Genotip x Persekitaran Rumusan
I I I BAHAN DAN KAEDAH Latarbelakang Kajian
32 38 4 1 4 1 Pemilihan Bahan Tanaman dan Pembentukan Kacukan 42
Pemilihan Bahan Tanaman Pembentukan Kacukan
Kaedah Melakukan Kacukan
Eksperimen 1: Penilaian Hibrid dan Heterosis J �okasj
Bahan Tanaman
R ckabcntuk K aj ian dan Kc1 uasan Kawasan Eksperimen 2: Ujian Lokasi
Lokasi
Bahan Tanaman
Rekabentuk Kajian dan Keluasan Kawasan Model Eksperimen Amalan Ladang Penyediaan Tallah v 42 46 47 5 1 5 1 5 1 '), 52 52 54 54 55 5 5 5 6
Penanaman Pembajaan
Pengawalan Rumpai Pengairan
Pengumpulan Data
Data yang Diambil Sebelum Penuaian Hasil Data yang Diambil SeJepas Penuaian H asil Analisis Data
Prestasi Genotip
Kesan Lokasi dan I nteraksi Genotip x Lokasi Heterosis
Kebolehwarisan Luas Pertalian Antara Ciri Kestabilan HasiJ IV KEPUTUSAN
Prcstasi Genotip dan Heterosis Hasil B ij ian Hasil Tongkol Ketinggian Pokok vi 56 57 58 58 5 9 59 6 1 65 65 65 67 7 1 73 74 76 76 76 86 87
Ketinggian Tongkol Hari Pentaselan Hari Perambutan Kcmatangan Berat Tongkol
Berat B�jian Setongkol Peratus Peleraian Panjang Tongkol Garispusat Tongkol Bilangan Baris Setongkol Bilangan B�j i Sebaris Herat I OO-bij i
Ujian Lokasi
Analisis Varians
Kesan Lokasi dan Prestasi Genotip
K01l1ponen Varians dan Kebolehwarisan Luas Pertalian Antara Ciri
Korelasi an tara Ciri-ciri pada Populasi Hibrid
89 90 9 1 9 1 ()3 94 95 96 97 98 98 99 1 00 1 06 1 08 1 45 1 54 1 54 Korelasi antara Ciri-ciri pada Populasi Penyendirian 1 59
Kcstabilan I-lasH 1 63
V PERBINCANGAN 1 68
Heterosis 1 68
U jian Lokasi 1 73
Prcstasi Gcnotip 1 73
Kcsan Lokasi dan Interaksi Genotip x Lokasi 1 77 Komponen Varians dan Kebolehwarisan Luas 1 82
Pertalian Antara Ciri 1 85
Kestabilan Hasil 1 86
V I KESI MPULAN 1 89
B IBLIOGRAFI 1 92
LAMPIRAN
A Program dan ladual Kerja 206
B Taburan IIujan dan Suhu 208
c M aklumat Tanah 2 1 1
D ladual Tambahan Untuk Keputusan Analisis
Data . . . . 2 1 5
VITA 223
.Jadual
SENARAI JADUAL
Senarai warisan inbred yang digunakan untuk penghasilan kacukan, scrta populasi sumbernya
2 Senarai hibrid kacukan tunggal, ganda dua dan
m uka surat
43
tiga arah yang digunakan dalam kajian ini . ... ... . ... 45
3 Rangka jadual analisis varians dengan m in kuasa dua
j angkaan (EMS) untuk kesan genotip . . ... . . ... 66
4 Rangka jadual anal isis varians <.Icngan min kuasa <.Iua jangkaan (EMS) untuk kesan lokasi, genotip dan
interaksi genotip x lokasi ... . . . ... ... . . ... . . ... . ... . . . .. 68
5 Rangka jadual anal isis varians dengan min kuasa dua jangkaan (EMS) lIntlik kcsan lokasi dan gcnotip bagi
ciri-ciri yang tidak menurtiukkan i nteraksi
genotip x lokasi . . . ... . . 69
6 Nilai min kuasa dua bagi ciri-ciri yang dikaji dalam
Eksperimen 1 . . . 77
7 N ilai min dan pekali variasi (c. v.) bagi ciri-ciri yang
dikaj i pada 30 genotip dalam Eksperimen 1 . . . . . . 78
8 Heterosis berdasarkan nilai pertengahan induk (MP) dan n ilai induk terbaik (HP) bagi ciri-ciri yang
dikaj i pada 18 hibrid ... . ... ... . . ... . ... . .. 82
9 Nilai min kuasa dua bagi ciri-ciri yang dikaj i pada
20 genotip di Selangor . . ... . .... . ... . . . .. . ... . ... . . ... .. 101
10 N iJai min kuasa dua bagi ciri-ciri yang dikaj i pada
20 genotip di Terengganu . . . . .... . .. . . .. ... . .... . ... . '" 1 02
) 1 Ni lai min kuasa dua bagi ciri-ciri yang dikaj i pada
20 genotip di Perlis . .. .. . ... . . ... . . . . .. . .. . . ... . ... ... 103
) 2 N ilai min kuasa dua bagi ciri-ciri yang dikaj i pada
20 genotip di gabungan tiga lokasi ... ... . . ... .. .... 1 04
13 Nilai min dan pekali variasi (c.v.) bagi ciri-ciri yang dikaj i pada 20 genotip di setiap lokasi dan
gabungan lokasi . . . 1 09
) 4 Varians genotip (()2 G), varians fenotip (()2 p) dan kebolehwarisan luas (h2B) bagi semua ciri pada
populasi hibrid di tiga lokasi dan gabungannya 1 46
1 5 Pekali korelasi di antara ciri-ciri yang dikaj i bagi
populasi hibrid pada gabungan tiga lokasi . . . .... . . ... 1 55
1 6 Pekali korelasi di antara ciri-ciri yang dikaj i bagi
populasi penyendirian . ... ... . . . ... . ... ... . . . ... .. . . ... .. .... 1 60
1 7 Senarai program dan jadual kerja sepanjang tempoh
kaj ian . . . . 207
18 Statistik bagi ciri-ciri yang dikaj i pada 20 genotip
di tiga lokasi . . . . 2 1 6
1 9 Keputusan ujian keseragaman varians ralat bagi
ciri-ciri yang dikaji di an tara tiga lokasi . . . . 220
SENAJtAI RAJAH
Rajah m uka surat
Kcsan lokasi ke atas min hasil bijian 20 gcnotip 1 1 7
2 Kesan l okasi ke atas min hasil tongkol 20 genotip 1 1 7
3 Kesan lokasi ke atas min tinggi pokok 20 genotip 1 22
4 Kesan lokasi ke atas min tinggi tongkol 20 genotip 1 22
5 Kesan l okasi ke atas min hari pentaselan 20 genotip 1 27
6 Kesan lokasi ke atas min hari perambutan 20 genotip 1 27
7 Kesan l okasi ke atas min kematangan 20 genotip 1 30
8 Kesan l okasi ke atas min berat tongkol 20 genotip 1 30
9 Kesan 19kasi ke at as min berat b ijian setongkol
20 genotip . . . 1 34
1 0 Kesan lokasi ke atas min peratus peleraian 20 genotip 1 34
1 1 Kesan lokasi ke atas min panjang tongkol 20 genotip 1 37
1 2 Kesan lokasi ke atas min garispusat tongkol 20 genotip 1 37
1 3 Kesan lokasi ke atas min bilangan baris setongkol
20 genotip . . . 1 4 1
1 4 Kesan l okasi ke atas min bilangan biji sebaris
20 genotip . . . 1 4 1
1 5 Kesan l okasi ke atas min berat 1 OO-biji 20 genotip 1 44
16 Kcstabilan hasil bijian olch 20 genotip di tiga lokasi 164
17 Kcsttlbilan htlsil tongl<ol olch 20 gcnotip eli tiga lokasi 165
1 8 Taburan huj an bulanan bagi bulan lulai 1 995 hingga
Oktober 1 995 di tiga l okasi . . . ... . . . .. . .. . . 209
1 9 Bilangan hari huj an dalam sebulan bagi bulan lulai
1 995 hingga Oktober 1 995 di tiga lokasi . . . 209
20 Min maksimum suhu bulanan bagi bulan lulai 1 995
hingga Oktober 1 995 di tiga lokasi . . . 2 1 0
2 1 M i n m i nim um suhu bulanan bagi bulan lulai 1995
hingga Oktober 1 995 di tiga lokasi . . . 2 1 0
Abstrak tesis ini dikemukakan kepada Senat Universiti Pertanian Malaysia bagi memenuhi syarat memperolehi ijazah Master Sains Pertanian.
KAJIAN HETEROSIS, KEBOLEHWARISAN DAN KESAN LOKASI TERII ADAP IIIBRID .JAGUNG BUlAN TERPILI I I
Oleh
ABDULLAH BIN DAUD Mac, 1 996
Pengerusi: Prof. Madya Dr. Ghizan Saleh Fakulti Pertanian
Kaj ian ini melibatkan peringkat akhir daripada satu program pembentukan varieti hibrid jagung bij ian, di mana,' 1 8 hibrid terpilih telah dinilai untuk mengenalpasti di antaranya yang berprestasi tinggi dan stabil, serta berpotensi . Eksperimen pertama telah dijalankan ke atas sepuluh hibrid kacukan tunggal , empat hibrid kacukan ganda dua, cmpat hibrid kacukan tiga arah, scmbilan warisan inbred dan tiga varieti kawalan, untuk membandingkan heterosis antara hibrid. Eksperimen kedua pula d ijalankan ke at as sepuluh hibrid kacukan tunggal, empat hibrid kacukan ganda dua,
empat hibrid kacukan tiga arah dan dua varieti kawalan, di tiga lokasi (Selangor, Terengganu dan Pedis), untuk menilai kesan l okasi, kesan i nteraksi genotip x l okasi, kebolehwarisan l uas, kestabilan hasil dan pertalian antara ciri-ciri yang dikaj i .
Heterosis yang tinggi tel ah ditunjukkan untuk hasil bijian, hasil tongkol , berat tongkol dan berat bijian setongkol . H eterosis yang sederhana ditunj ukkan untuk tinggi pokok, tinggi tongkol, peratus peleraian, panjang tongkol, garispusat tongkol, bilangan baris setongkol, bilangan bij i sebaris dan berat I OO-bij i . I lari pentaselall, hari perambutall dan kematangan telah mellunj ukkan heterosis yang negatif.
Kesan lokasi yang bererti ditunjukkan pada semua ciri kecuali peratus peleraian, manakala kesan interaksi genotip x l okasi yang bererti pula hanya ditur1j ukkan pada ciri tinggi tongkol, berat tOllgkol, berat bijian setongkoJ, panj ang tongkol, biJangan bij i sebaris dan berat I OO-bij i . Basil b ij ian, hasil tOllgkol , tinggi pokok, tinggi tongkol, kematangan, berat tongkol, berat b�jian setongkol, panj ang tongkol, garispusat tongkol, bilangan baris setongkol,
bilangan biji sebaris dan berat 1 00-biji mcnunjukkan prcstasi keseluruhan genotip yang tertinggi di Terengganu, yang sederhana di PerIi s, dan yang terendah di Se1angor.
Pengaruh persekitaran yang bcrbcza di sctiap lokasi menycbabkan kebolehwarisan luas pada kcscmua ciri bcrubah mcngikut lokasi. Populasi hibrid yang dikaji te1ah menunjukkan kebolehwarisan luas yang sederhana untuk hasil b ij i an dan hasil tongkol, di ketiga-tiga lokasi dan gabungannya. Kebolehwarisan luas di Terengganu adalah lebih tinggi daripada Selangor dan Periis untuk hampir kesemua ciri .
Hasil bijian dan hasil tongkol menunjukkan korelasi positif dengan semua �iri komponen hasil, tinggi pokok dan tinggi tongkol . Untuk populasi hibrid yang dikaji, Cifi hafi pentaselan, hari perambutan dan kematangan telah menunjukkan korelasi negatif dengan kedua-dua Cifi hasil .
Kebanyakan genotip menunjukkan kestabilan yang tinggi dalam pengeluaran hasil di ketiga-tiga lokasi . Hibrid-hibrid kacukan
tunggal didapati lebih konsistcn dalam pcngel uaran hasil berbanding dengan hibrid kacukan ganda dua dan hibrid kacukan tiga arah.
Berdasarkan kepada semua keputusan yang diperolehi, hibri d-hibrid SC-I , SC-2, SC-8, DC-I I , TWC-15 dan TWC-17 , dida pati berprestasi tinggi dan stabil, serta berpo tens i.
Abstract of thesis submitted to the Senate of U niversiti Pertanian M alaysia i n fulfilment of the requi rements for the degree of M aster of Agricultural Science.
STU DIES O N HETEROSIS, HERITABILITY AND LOCATI ON E FFECT ON S ELECTED MAIZE HYBRIDS
By
AUf)( ILLAII (UN f)A(Jf)
M arch, 1 996
Chairman: Associate Prof. Dr. Ghizan Sal eh
Faculty Agricul ture
The studi es invol ved the final stage of a maize hybrid variety
developm ent programme, where 1 8 selected hybrids were evaluated
to identify the best performing, stahle and potential ones. The first
experiment was conducted on ten single cross hybrids, four double
cross hybrids, four three-way cross hybrids, nine i nbred Ji nes and
three check varieties, to compare heterosi s among the hybrids. The
seco nd experiment was conducted on ten single cross hybrids, four
doubl e cross hybrids, four three-way cross hybrids and two check
varieties, at three locations (Selangor, Terengganu and Perlis), to xviii
determine the effects of location, genotype x location interaction, broad-sense heritability, y iel d stabil ity and relationship among characters.
High estimates of heterosis were shown by grain yiel d, car yiel d, ear weight and grain weight per ear. Moderate estimates of heterosis were shown by pl ant height, car height, shel ling percentage, ear l en gth, ear diameter, number of rows per ear, n umber of kernels per row and I OO-kernel weight. Days to tasselling, days to s il king and maturity s howed negative heterosis .
Significant location effects were s hown by all characters except s hell ing percentage, while significant genotype x location interactions were found for car height, ear weight, grain weight per car, car l ength, number of kernel s per row and IOO-kernel weight. Grain y ield, ear y ield, plant height, ear height, maturity, ear weight, grain weight per ear, ear l en gth, ear diameter, number of rows per ear, number of kernels per row and I OO-kernel weight showed highest overall genotype performance in Terengganu, moderate in Perlis and lowest in Selangor.
The varied estimates of broad-sense heritabi.lity among locations on all the characters were due to the effect of the different
environments. The hybrid populations have shown moderate broad
sense heritability estimates for grain yield and ear yield at each of the l ocations and locations combined. For most of characters, broad sense heritability estimates in Terengganu were found higher than
those in Selangor and Perl is.
Grain yield and ear yield showed positive correlations with al l yield components, plant height and ear height. For the hybrid population, days to tassel ling, days to silking and maturity were negatively correlated with both grain and ear yields.
Most genotypes exhibited high yield stability at al1 the three locations. The single cross hybrids were found to be more consistent in yield perfonnance, compared to the double and three-way
crosses.
Based on the results, hybrids SC-I, SC-2, SC-8, DC-II, TWC-15 and TWC- 1 7 were identifi ed to be highest performing, stable and promised good potential .
BABI
PENGENALAN
Jagung ll1erupakan tanall1an bijian yang ketiga terpenting di dunia, selepas gandum dan padi (Waldem, 1 983). Ia adalah tanall1an 1l1onokot yang dipercayai berasal dari Mexico dan dibawa 1l1asuk ke negara ini semasa penjajahan Portugis dan Belanda (Burkill, 1 966). Di Malaysia, jagung manis untuk 1l1akanan 1l1anusia adalah lebih popular ditana1l1 berbanding dengan jagung bijian yang digunakan sebagai ll1akanan temakan.
Perkell1bangan pesat sub-sektor temakan bukan rull1man menyebabkan SalZ pasaran terhadap jagwlg bijian dalam negara semakin berkembang (Setefarzi, 1 990). Ha1l1pir keseluruhan daripada keperluan jagwlg b ij ian dalam negara adalah diimpot dan ini menyebabkan pengaliran keluar tukaran wang negara yang besar. Sepanjang tahun 1 994, sebanyak 1 .73 j uta metrik tan
2 jagW1g yang bernilai RM 593 .9 juta telah diimpot (Jabatan Perangkaan
Malaysia, 1 995). Mengikut keperluan jagung bijian oleh sektor pcntcrnakan pula, dianggarkan scjwnlah 1 .78 juta metrik tan dipcrlukan untuk tahW1 1995 (Nik Fuad, 1 992) dan ianya dijangka akan terus meningkat di masa hadapan.
Industri berasaskan komoditi jagung dalam ncgara ini adalah bergantung sepenuhnya kepada bekalan jagwlg dalam pasaran antarabangsa. Lazimnya stok di pasaran dW1ia adalah tidak stabil, dan pad a masa siok di pasaran berkurang, komoditi ini akan dikcluarkan dari pasaran dan digunakan di negara pengeluar. Dalam keadaan sebegini, negara mungkin akan menghadapi masalah untuk mendapatkan bekalan bagi memenuhi pennintaan.
Oleh itu, industri pcnanaman Jagung bUian pcrlu dibcrikan perhatian untuk diusahakan secara besar-besaran, ataupun sekurang-kurangnya untuk memenuhi sebahagian daripada pennintaan dalam negara. Sumber-sumber yang ada dalam negara seperti tanah dan teknologi adalah mencukupi (Setefarzi, 1 990), di .samping sumber-sumber lain yang boleh dipindahkan seperti buruh, modal dan
3
pengurusan daripada sektor lain (terutamanya sektor tanaman jangka pal1jang) apabila diperIukan (Nik Fuad, 1992).
Beberapa percubaan untuk mengusahakan penanaman Jagung bijian secara komersial telah dijalankan pada tahun 19S0-an, tetapi semua percubaan-percubaan ini telah gaga] (Setefarzi, 1990). Faktor-faktor yang dikenalpasti telah menggagalkan industri ini ialah kos pcngcluaran yang tinggi scrta tidak mcngulltungkan dari scgi struktur kos per harga semasa (Leong, 1987), hasil yang rendah serta tidak stabil dan masalah pemasaran (Setefarzi, 1990).
Peningkatan hasil dan kestabilan hasil boleh dicapai melalui kerja-ke�ja pembiakbakaan ke atas pelbagai sumber genetik yang ada. Varieti-varieti hibrid hasil kombinasi induk yang mempunyai latarbclakang genctik yang bcrlainan berupaya menLU1jukkan peningkatan pada hasil dan kestabilan hasil, di samping menunjukkan sifat yang lebih seragam (Subandi, 198)).
Mcnycdari akan semua kcadaan-kcadaan ini, pcnghasilan varicti hibrid jagung bijian yang berupaya memberi hasil yang tinggi dan stabil
