TINJAUAN PUSTAKA Botani Tanaman
Menurut Sharma (1993), tanaman kedelai diklasifikasikan sebagai berikut : Kingdom : Plantae, Divisio : Spermatophyta, Subdivisio : Angiospermae,
Class : Dicotyledoneae, Ordo : Polypetales, Genus : Glycine, Species :
Glycine max L. Merrill.
Kedelai berakar tunggang,pada tanah subur dan gembur akar dapat tumbuh
sampai kedalam 150 cm. Pada akar kedelai terdapat bintil akar yang merupakan
koloni-koloni dari bakteri Rhizobium japonicum. Pada tanah-tanah yang telah
mengandung bakteri Rhizobium, bintil akar mulai terbentuk pada umur 15-20 hari
setelah tanam.Pada tanah yang belum pernah ditanam kedelai bakteri Rhizobium
tidak terdapat didalam tanah sehingga bintil akar tidak terbentuk
(Departemen Pertanian, 1990).
Waktu tanaman kedelai masih sangat muda, atau setelah fase menjadi
kecambah dan saat keping biji belum jatuh, batang dapat dibedakan menjadi dua.
Bagian batang sebut hipokotil bawah di bawah keping biji yang belum lepas
disebut hipokotil, sedangkan bagian di atas keping biji disebut epikotil. Batang
kedelai tersebut berwarna ungu atau hijau (Andrianto, 2004).
Daun primer sederhana berbentuk telur (oval) berupa daun tunggal
(unifoliolat) daun bertangkai sepanjang 1-2 cm, terletak berseberangan pada buku pertama di atas kotiledon. Daun-daun berikutnya yang terbentuk pada batang
utama dan pada cabang ialah daun bertiga (trifoliolat), namun adakalanya
terbentuk daun berempat atau daun berlima. Bentuk anak daun beragam, dari
Bunga kedelai termasuk bunga sempurna, artinya dalam setiap bunga
terdapat alat jantan dan alat betina. Penyerbukan terjadi pada saat mahkota bunga
masih menutup, sehingga kemungkinan terjadinya kawin silang secara alam amat
kecil. Bunga terletak pada ruas-ruas batang, berwarna ungu atau putih. Tidak
semua bunga dapat menjadi polong walaupun telah terjadi penyerbukan secara
sempurna. Menurut penelitian sekitar 60% bunga rontok sebelum membentuk
polong (Suprapto, 1989).
Kultivar kedelai memiliki bunga bergerombol terdiri atas 3-15 bunga yang
tersusun pada ketiak daun. Karakteristik bunganya seperti famili legum lainnya,
yaitu corolla (mahkota bunga) terdiri atas 5 petal yang menutupi sebuah pistil
dan 10 stamen (benang sari). 9 stamen berkembang membentuk seludang
yang mengelilingi putik, sedangkan stamen yang kesepuluh terpisah bebas
(Poehlman and Sleper, 1995).
Polong kedelai pertama kali terbentuk sekitar 7- 10 hari setelah munculnya
bunga pertama. Panjang polong muda sekitar 1 cm. Jumlah polong yang terbentuk
pada setiap ketiak tangkai daun sangat beragam, antara 1-10 buah dalam setiap
kelompok. Pada setiap tanaman, jumlah polong dapat mencapai lebih dari 50,
bahkan ratusan. Kecepatan pembentukan polong dan pembesaran biji akan
semakin cepat setelah proses pembentukan bunga berhenti. Ukuran dan bentuk
polong menjadi maksimal pada saat awal periode pemasakan biji. Hal ini
kemudian diikuti oleh perubahan warna polong (Irwan, 2006).
Biji kedelai berkeping dua terbungkus kulit biji dan tidak mengandung
jaringan endosperma. Embrio terletak diantar keping biji. Warna kulit biji,
melekat pada dinding buah, bentuk biji kedelai pada umumnya bulat lonjong,
tetapi ada juga yang bundar atau bulat agak pipih (Departemen pertanian, 1990).
Syarat Tumbuh Iklim
Tanaman kedelai sebagian besar tumbuh di daerah yang beriklim tropis
dan subtropis. Sebagai barometer iklim yang cocok bagi kedelai adalah bila cocok
bagi tanaman jagung. Bahkan daya tahan kedelai lebih baik daripada jagung.
Iklim kering lebih disukai tanaman kedelai dibandingkan iklim lembab
(Prihatman, 2000).
Kedelai adalah tanaman cuaca panas cocok untuk pertumbuhan sepanjang
tahun di sebagian besar daerah tropis. Suhu minimal 150C diperlukan untuk
berkecambah benih dan rata-rata suhu 20-250C untuk tumbuh tanaman. Kedelai
memerlukan setidaknya moderat kelembaban tanah untuk berkecambah dan bibit
untuk menjadi mapan, tetapi membutuhkan kering cuaca untuk produksi biji
kering (perhatikan bahwa segar, biji hijau untuk konsumsi langsung dapat
diproduksi selama musim hujan). Kedelai menderita jika tanah tergenang air.
Tanaman kedelai dapat menahan kekeringan yang cukup (Martin, 1998).
Kedelai menghendaki air yang cukup pada masa pertumbuhannya,
terutama pada saat pengisian biji. Curah hujan yang optimal untuk budidaya
kedelai adalah 100-200 mm/bulan, sedangkan tanaman kedelai dapat tumbuh baik
Tanah
Tanaman ini umum nya dapat beradaptasi terhadap berbagai jenis tanah,
dan menyukai tanah yang bertekstur ringan hingga sedang, dan berdrainase baik.
Tanaman kedelai peka terhadap kondisi salin (Rubatzky dan Yamaguci, 1989).
Kedelai membutuhkan pupuk, termasuk macronutrients fosfor dan kalium
(P dan K) dan kadang-kadang mikronutrien. Nitrogen tidak diperlukan jika
kedelai yang diinokulasi dengan benar. Kedelai membutuhkan jumlah yang agak
besar fosfor, kalsium, magnesium, dan sulfur. Elemen kecil kadang-kadang
diperlukan. Kedelai tidak dapat direkomendasikan untuk tanah yang tidak dibuahi
(Martin, 1998).
Pemuliaan Mutasi Dengan Radiasi Gamma
Mutasi adalah perubahan atau susunan atau konstruksi dari gen maupun
kromosom suatu individu tanaman, sehingga memperlihatkan penyimpangan
(perubahan) dari individu asalanya dan bersifat baka (turun-temurun). Mutasi
dapat terjadi secara alamiah, tetapi frekwensinya sangat rendah, yaitu 106 pada
setiap generasi. Untuk mempercepat terjadinya mutasi dapat dilakukan secara
buatan dengan memberikan perlakuan-perlakuan sehingga terjadi mutasi (induced
mutation). Mutasi pada tanaman dapat menyebabkan perubahan-perubahan bagian tanaman baik bentuk maupun warnanya juga perubahan pada sifat-sifat lainnya
(Herawati dan Setiamihardja, 2000).
Mutasi tidak dapat diamati pada generasi M1, kecuali yang termutasi
adalah gamet haploid. Adanya mutasi dapat di tentukan pada generasi M2 dan
seterusnya. Semakin tinggi dosis, maka semakin banyak terjadi mutasi dan makin
tanaman M1 dengan frekwensi mutasi, membuktikan bahwa penilaian kuantitatif
terhadap kerusakan tanaman M1 dapat digunakan sebagai indikator dalam
permasalahan pengaruh dosis pada timbulnya mutasi (Mugiono, 2001).
Mutasi dapat terjadi pada setiap bagian tanaman dan fase pertumbuhan
tanaman, namun lebih banyak terjadi pada pada bbagian yang sedang aktif
mengadakan pembelahan sel seperti tunas, biji dan sebagainya. Secara molekuler,
dapat dikatakan bahwa mutasi terjadi karena adanya perubahan urutan (sequence)
nukleotida DNA kromosom, yang mengakibatkan terjadinya perubahan pada
protein yang dihasilkan (Oeliem dkk, 2008).
Tujuan pemuliaan mutasi adalah (1) untuk memperbaiki satu atau
beberapa karakter khusus dari suatu kultivar/galur, (2) untuk membentuk penanda
morfologi (warna, rambut, braktea dan lain-lain). Sebagai idenditas pada
galur-galur harapan, (3) untuk membentuk galur-galur mandul jantan yang berguna bagi
pembentukan kultivar hibrida, (4) untuk mendapatkan karakter khusus dalam
genotipe yang telah beradaptasi (Herawati dan Setiamihardja, 2000).
Penggunaan energi seperti sinar gamma pada tanaman akan memberikan
pengaruh yang baik di bidang pertanian, dengan perlakuan dosis radiasi sinar
gamma dengan dosis yang tepat diperoleh tanaman yang mempunyai sifat-sifat
yang seperti hasil tinggi, umur pendek, tahan terhadap penyakit tetapi kenyataan
yang ditimbulkan tidak semuanya memenuhi harapan (Suryowinoto, 1987).
Iradiasi adalah suatu pancaran energi yang berpindah melalui
partikel-partikel yang bergerak dalam ruang atau melalui gerak gelombang cahaya. Zat
yang dapat memancarkan iradiasi disebut zat radioaktif. Zat radioaktif adalah zat
transformasi spontan menjadi zat dengan inti atom yang lebih stabil dengan
mengeluarkan partikel atau sifat sinar tertentu. Proses tranformasi spontan ini
disebut peluruhan, sedangkan proses pelepasan partikel atau sinar tertentu disebut
iradiasi. Iradiasi yang terjadi akibat peluruhan inti atom dapat berupa partikel alfa,
beta, dan sinar gamma. Pada umumnya sinar gamma yang digunakan untuk
radiasi adalah hasil peluruhan inti atom Cobalt-60. Cobalt-60 adalah sejenis metal
yang mempunyai karateristik hampir sama dengan besi/nikel (Sinaga, 2000).
Dosis radiasi yang tinggi mempengaruhi proses fisiologis tanaman yang
berakibat terganggunya proses fotosintesis sehingga unsur-unsur yang diperlukan
tanaman terhambat. Bila fotosintesis terganggu dan unsur-unsur yang diperlukan
terhambat maka pembentukan buah akan terhambat pula dan umur panen akan
menjadi lama (Hartati, 2000).
Pengaruh peningkatan dosis mutagen terhadap kerusakan sel, dimana
kerusakan atau kematian tidak terjadi sekaligus sesuai dengan meningkatnya
dosis. Hal ini menunjukkan bahwa suatu molekul atau sel yang peka maka
molekul atau sel tersebut akan rusak atau mati. Sebaliknya apabila yang terkena
radiasi adalah molekul atau sel yang tidak peka maka sel atau molekul tersebut
tidak mati. Makin tinggi dosis makin banyak terjadi mutasi dan makin tinggi pula
kerusakannya, dimana dosis iradiasi diukur dalam satuan Gray (Gy), dimana 1 Gy
= 0,10 krad, yakni 1 J energi per kilogram iradiasi yang dihasilkan. Dosis iradiasi
dibagi 3 yaitu tinggi (>10 kGy), sedang (1-10 kGy) dan rendah (< 1 kGy)
(Mugiono, 2001).
Sinar gamma dapat menembus jaringan tanaman hingga beberapa
menghasilkan radikal bebas yang reaktif dan bereaksi dengan molekul di dalam
sel. Reaksi yang terjadi mengacaukan proses-proses biokimia di dalam sel
sehingga mengganggu keseimbangan sel. Keadaan ini menyebabkan molekul lain
di dalam sel tidak dapat bekerja seperti semula (Skou, 1971).
Pengaruh peningkatan dosis mutagen terhadap kerusakan fisologis
memberikan kurva sigmoid, dimana kerusakan atau kematian tidak terjadi
sekaligus sesuai dengan meningkat nya dosis. Hal ini menunjukkan bahwa suatu
molekul atau sel yang peka maka molekul atau sel tersebut akan rusak atau mati.
Sebaliknya apabila yang terkena radiasi adalah molekul atau sel yang tidak peka
maka sel atau molekul tersebut tidak mati. Makin tinggi dosis makin banyak
terjadi mutasi dan makin tinggi pula kerusakannya (Mugiono, 2001).
Keragaman Genotipe dan Fenotipe
Pada umumnya tanaman memiliki perbedaan fenotipe dan genotipe yang
sama. Perbedaan varietas cukup besar mempengaruhi perbedaan sifat dalam
tanaman. Keragaman penampilan terjadi akibat sifat dalam tanman (genetik) atau
perbedaan lingkungan kedua-duanya. Perbedaan susunan genetik merupakan salah
satu faktor penyebab keragaman penampilan tanaman. Program genetik
merupakan suatu untaian susunan genetik yang akan diekspresikan pada satu atau
keseluruhan fase pertumbuhan yang berbeda dan dapat di ekspresikan pada
berbagai sifat tanaman yang mencakup bentuk dan fungsi tanaman dan akhirnya
menghasilkan keragaman pertumbuhan tanaman (Sitompul dan Guritno, 1995).
Keragaman genetik alami merupakan sumber bagi setiap program
pemuliaan tanaman. Variasi ini dapat dimanfaatkan, seperti semula dilakukan
dimanfaatkan dalam program persilangan yang canggih untuk mendapatkan
kombinasi genetik yang baru. Jika perbedaan dua individu yang mempunyai
faktor lingkungan yang sama dapat diukur ,maka perbedaan ini berasal dari kedua
genotip tanaman tersebut. Keragaman genetik menjadi perhatian utama para
pemulia tanaman, karena melaui pengelolaan yang tepat dapat menghasilkan
varietas baru yang lebih baik (Welsh, 2005).
Heritabilitas
Heritabilitas adalah proporsi dari variasi fenotipe total yang disebabkan
oleh efek gen. Heritabilitas dari suatu sifat tertentu berkisar dari 0 sampai 1
(Stansfield, 1991).
Nilai heritabilitas suatu sifat bergantung pada tindak gen yang
mengendalikan gen tersebut. Jika heritabilitas dalam arti sempit suatu sifat
bernilai tinggi, maka sifat tersebut dikendalikan oleh gen aditif pada kadar yang
tinggi. Sebaliknya jika heritabilitas dalam arti sempit bernilai rendah, maka sifat
tersebut dikendalikan oleh tindak gen bukan aditif (dominan dan epistasis) pada
kadar yang tinggi. Heritabilitas akan bermakna jika varians genetik didominasi
oleh varians aditif karena pengaruh aditif setiap alel akan diwariskan dari tetua
kepada progeninya (Suprapto dan Khairudin, 2007).
Seleksi terhadap tanaman untuk produk tinggi tidak efektif bila pengaruh
lingkungan begitu besar sehingga menutupi variasi genetik dimana keragaman
sifat kuantitatif yang diwariskan pada turunannya disebut heritabilitas.
Heritabilitas dapat didefenisikan sebagai proporsi keragaman yang disebabkan
varietas dari suatu populasi disebabkan oleh faktor genetik dan faktor lingkungan
(Hasyim, 2005).
