KONSTITUSI BACKGROUND DAN KARAKTER FENOTIPIK GALUR-GALUR TOLERAN TERHADAP DEFISIENSI FOSFOR DARI POPULASI BC 2 F 6 TANAMAN PADI (Oryza sativa L.

120 

Loading....

Loading....

Loading....

Loading....

Loading....

Teks penuh

(1)

KONSTITUSI BACKGROUND DAN KARAKTER FENOTIPIK

GALUR-GALUR TOLERAN TERHADAP DEFISIENSI FOSFOR

DARI POPULASI BC

2

F

6

TANAMAN PADI (Oryza sativa L.)

SUWAJI HANDARU WARDOYO

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2014

(2)

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*

Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul “Konstitusi Background dan Karakter Fenotipik Galur-galur Toleran terhadap Defisiensi Fosfor dari Populasi BC2F6 Tanaman Padi (Oryza sativa L.)” adalah benar karya saya dengan

arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.

Bogor, Juli 2014

Suwaji Handaru Wardoyo NIM P051100171

(3)

RINGKASAN

SUWAJI HANDARU WARDOYO. Konstitusi Background dan Karakter Fenotipik Galur-galur Toleran terhadap Defisiensi Fosfor dari Populasi BC2F6

Tanaman Padi (Oryza sativa L.). Dibimbing oleh MIFTAHUDIN dan SUGIONO MOELJOPAWIRO.

Kemasaman, defisiensi P dan kekeringan merupakan masalah utama dalam pertanian padi di tanah Ultisol di Indonesia. Pengembangan galur padi yang toleran terhadap masalah tersebut diharapkan dapat mengurangi penggunaan pupuk P. Penelitian ini bertujuan untuk memverifikasi dan mengevaluasi galur-galur padi yang telah mendapatkan sisipan lokus Pup1.

Penelitian ini terbagi dalam 3 percobaan, yaitu 1) Analisis konstitusi

background, 2) Evaluasi populasi BC2F6 dibawah kondisi cekaman Al, dan 3)

Pengaruh lokus Pup1 pada kondisi kekeringan. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Biologi Molekular dan Rumah Kaca Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian (BB Biogen) mulai November 2011 sampai Mei 2013. Analisis molekuler dilakukan dengan menggunakan seleksi foreground dan background, evaluasi cekaman Al menggunakan larutan hara Yoshida dengan rancangan petak terpisah, danevaluasi cekaman kekeringan menggunakan rancangan acak lengkap untuk uji PEG 8000 dan rancangan petak tepisah untuk uji DTA (daya tembus akar).

Hasil evaluasi foreground menunjukkan bahwa lokus Pup1 telah terintegrasi, walaupun beberapa galur (SK5, SK6, SK7, SK8, SK9, SK10, SK19 dan SK20) menunjukkan integrasi yang tidak sempurna. Evaluasi background mengindikasikan bahwa proporsi maksimum pengembalian genom Situ Bagendit pada galur-galur turunan mencapai 95,7%. Evaluasi cekaman Al memperlihatkan bahwa pada kondisi kurang P dan cekaman Al, galur turunan SN lebih toleran dari galur turunan SK. Lokus Pup1 terlihat terekspresi dengan baik pada kondisi kurang P dan tanpa adanya cekaman Al. Beberapa galur toleran terhadap larutan PEG 8000 konsentrasi 20%. Pada percobaan DTA diperoleh satu galur turunan SK dan turunan SN yang daya tembusnya relatif sama dengan Cabacu (kontrol toleran kekeringan).

Kata kunci:Cekaman Al, defisiensi P, DTA, Kekeringan, Lokus Pup1, PEG 8000, seleksi background, seleksi foreground

(4)

SUMMARY

SUWAJI HANDARU WARDOYO. Constitutional Background and Phenotypic Character of Tolerant Lines to Phosphorus Deficiency on Rice BC2F2 Population

(Oryza sativa L.).Supervised by MIFTAHUDDIN and SUGIONO MOELJOPAWIRO.

Acidity soil, Phosphorus deficiency, and drought stress are major problems in Indonesia’s Ultisol rice farming. Development of rice lines tolerant to those are expected to reduce the consumption of P fertilizer. This objectitves of the research were to verify and evaluate Pup1 locus integration in BC2F6 rice

lines.

This research was divided into three experiments, i.e: 1) Analysis of constitutional background, 2) Evaluation of the BC2F6 population under

Aluminium (Al) stress, and 3) The role of Pup1 locus on rice tolerance to drought stress. This research was conducted at Molecular Biology Laboratory and Greenhouse Indonesian Center for Agricultural Biotechnologi and Genetic Resources Research and Development (ICABIOGRAD) from November 2011 to May 2013. Molecular analysis was performed using foreground and background selection, evaluation of Al stress was performed using Yoshida nutrient solution on split plot design, and evaluation of drought stress was performed using a completely randomized design for PEG 8000 test and split plot design for root penetration test (DTA).

The results of foreground analysis showed that Pup1 locus has been integrated into the genome of BC2F6 lines, eventhough some lines (SK5, SK6,

SK7, SK8, SK9, SK10, SK19 dan SK20) showed the incomplete integration. Background analysis indicated that majority (95,7%) of the Situ Bagendit background has been recovered in the BC2F6 rice lines. Al stress evaluation

showed SN lines were more tolerant to P deficient and Al stress than that of SK lines. Pup1 locus showed good expression under low P and no Al stress. There were several rice lines that tolerant to 20% PEG 8000 solution, while DTA test was obtained 1 SK and 1 SN lines that have similar root penetration ability to variety Cabacu, a drought-tolerant control rice.

Keywords: Al stress, P deficiency, DTA, drought, Pup1 locus, PEG 8000, background selection, foreground seletion

(5)

© 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

Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

(6)

Tesis

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains

pada

Program Studi Bioteknologi

KONSTITUSI BACKGROUND DAN KARAKTER FENOTIPIK

GALUR-GALUR TOLERAN TERHADAP DEFISIENSI FOSFOR

DARI POPULASI BC

2

F

6

TANAMAN PADI (Oryza sativa L.)

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2014

(7)
(8)

Judul Tesis : Konstitusi Background dan Karakter Fenotipik Galur-galur Toleran terhadap Defisiensi Fosfor dari Populasi BC2F6 Tanaman Padi

(Oryza sativa L.)

Nama : Suwaji Handaru Wardoyo NIM : P051100171

Disetujui oleh Komisi Pembimbing

Dr Ir Miftahudin, MSi Ketua

Prof (R) Dr Ir Sugiono Moeljopawiro, MSc Anggota

Diketahui oleh

Ketua Program Studi Bioteknologi

Prof Dr Ir Suharsono, DEA

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr Ir Dahrul Syah, MSc. Agr

(9)

PRAKATA

Alhamdulillah, segala puja-puji penulis haturkan kepada Allah Swt, Tuhan Yang Menggenggam Langit dan Bumi, atas anugerah Karunia dan Cahaya-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tesis ini. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tesis ini dapat diselesaikan karena adanya bantuan berbagai pihak.

Pada kesempatan ini, penulis menghaturkan penghargaan dan terima kasih yang tak terhingga kepada Bapak Dr Ir Miftahudin, MSi, Bapak Prof (R) Dr Ir Sugiono Moeljopawiro, MSc dan Bapak Dr Joko Prasetiyono, SP, MSi atas segala jerih payah, waktu dan pengorbanannya yang telah dicurahkan dalam membimbing, mengarahkan dan memotivasi penyelesaian penelitian ini.

Rasa terima kasih yang sebesar-besarnya juga penulis sampaikan kepada Ketua Progam Studi Bioteknologi, Prof Dr Ir Suharsono, DEA atas izin dan rekomendasinya.Ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya juga penulis haturkan kepada Kepala LPMP DKI Jakarta, Drs Abdul Mu’id Zein, MPd atas dorongan moril, bantuan biaya dan izinnya.

Secara khusus, penulis ucapkan terima kasih tak terhingga kepada kedua Bapakku, kedua Ibuku, my beloved, dan seluruh keluargaku atas segala perhatian, pengertian, kasih sayang dan bantuannya

Penulis sampaikan terima kasih sebesar-besarnya pula kepada Bu Tasliah MSi, Pak Mahruf, Pak Endang Ibrahim, Pak Ahmad Dadang SSi, Mbak Yuri SSi, dan Pak Suganda serta seluruh karyawan Laboratorium BM dan Rumah Kaca BB Biogen atas segala bantuan selama penulis melaksanakan penelitian. Terima kasih pula penulis sampaikan kepada teman-teman seperjuangan, teman BTK-2010, yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

Akhirnya penulis menyadari bahwa tulisan ini masih banyak kekurangan dan jauh dari kesempurnaan, karena keterbatasan pengetahuan kemampuan dan pengalaman penulis sendiri. Semoga Karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Juli 2014

(10)

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL vii

DAFTAR GAMBAR viii

DAFTAR LAMPIRAN ix PENDAHULUAN 11 Latar Belakang 1 Tujuan Penelitian 2 Hipotesis Penelitian 3 Manfaat Penelitian 3 TINJAUAN PUSTAKA 4

Kondisi Unsur Fosfor (P) pada Tanah Ultisol 4

Peranan Unsur P pada Tanaman 4

Mekanisme Toleransi Tanaman terhadap Cekaman Aluminium dan Defisiensi Fosfor di Tanah Ultisol 5

Mekanisme Toleransi Tanaman terhadap Kekeringan di Tanah Ultisol 6

Polyethylene Glycol 8

Simple Sequence Repeat 8

Lokus Pup1 9

1 ANALISIS KONSTITUSI BACKGROUND GALUR-GALUR PADI GOGO HASIL PERSILANGAN SITU BAGENDIT X KASALATH DAN SITU BAGENDIT X NIL-C433 PADA POPULASI BC2F6 Abstrak 11 Abstract 11 Pendahuluan 12 Bahan dan Metode 12

Hasil dan Pembahasan 14

Simpulan 20

Daftar Pustaka 20

2 EVALUASI GALUR Pup1 PADI TURUNAN VARIETAS SITU BAGENDIT TERHADAP DEFISIENSI P DAN CEKAMAN ALUMINIUM PADA LARUTAN HARA YOSHIDA Abstrak 22 Abstract 22 Pendahuluan 23 Bahan dan Metode 23

Hasil dan Pembahasan 24

Simpulan 31

(11)

3PENGARUH LOKUS Pup1 GALUR-GALUR PADI GOGO HASIL

PERSILANGAN SITU BAGENDIT X KASALATH DAN SITU BAGENDIT X NIL-C433 PADA POPULASI BC2F6 TERHADAP CEKAMAN

KEKERINGAN

Abstrak 34

Abstract 34

Pendahuluan 35

Bahan dan Metode 35

Hasil dan Pembahasan 37

Simpulan 50

Daftar Pustaka 50

4 PEMBAHASAN UMUM 53

5 SIMPULAN DAN SARAN 58

DAFTAR PUSTAKA 59

LAMPIRAN 63

(12)

DAFTAR TABEL

1. Hasil tabulasi polimorfisme marka SSR pada persilangan Situ Bagendit x Kasalath dan Situ Bagendit x NIL-C433 14 2. Proporsi pengembalian genom Situ Bagendit pada generasi BC2F6 turunan

SK dan turunan SN berdasarkan hasil analisis background menggunakan beberapa marka 18 3. Analisis sidik ragam (Uji F hitung) beberapa peubah karakter agronomis dari

galur turunan SK dan turunan SN serta kontrol pada larutan

Yoshida 26

4. Nilai indeks toleransi terhadap cekaman (ITC) panjang akar (PA) terhadap defisiensi P dari galur turunan SK dan turunan SN serta kontrol pada uji larutan hara Yoshida 29 5. Analisi sidik ragam (uji F hitung) beberapa peubah karakter agronomis dari galur turunan SK dan turunan SN serta kontrol pada berbagai konsentrasi larutan PEG 8000 (w/v) 39 6. Nilai rataan peubah panjang akar (PA) dan panjang plumula (PP) pada

berbagai konsentrasi larutan PEG 8000 (w/v) 39 7. Nilai indeks toleransi terhadap cekaman (ITC) panjang akar (PA) dan bobot

kering kecambah (BKK) dari galur turunan SK dan turunan SN serta kontrol pada larutan PEG 8000 (w/v) 40 8. Nilai korelasi antar peubah dari galur turunan SK dan turunan SN serta

kontrol pada larutan PEG 8000 (w/v) 41 9. Analisis sidik ragam (uji F Hitung) beberapa karakter agronomi dari galur turunan SK dan turunan SN serta kontrol pada percobaan DTA 44 10. Rataan panjang akar tembus lilin (PATel) dari galur turunan SK dan turunan SN serta kontrol pada uji daya tembus akar (DTA) 45 11. Rataan jumlah akar tembus lilin (JATel) dari galur turunan SK dan turunan SN serta kontrol pada uji daya tembus akar (DTA) 46 12. Nilai indeks toleransi terhadap cekaman (ITC) tinggi tanaman (TT) dari galur turunan SK dan turunan SN serta kontrol pada percobaan DTA 48 13. Nilai indeks toleransi terhadap cekaman (ITC) panjang akar total (PATo)

dan bobot kering tanaman (BKT) dari galur turunan SK dan turunan SN serta kontrol pada percobaan DTA 49

(13)

DAFTAR GAMBAR

1. Peta keberadaan lokus Pup1 10

2. Contoh elektroforegram hasil seleksi foreground galur-galur BC2F6 hasil persilangan Situ Bagendit x Kasalath (turunan SK) dengan menggunakan marka Kas30n-1 (322 bp) pada gel poliakrilamid 5% 15

3. Contoh elektroforegram hasil seleksi background galur-galur BC2F6 hasil persilangan Situ Bagendit x Kasalath (turunan SK) dengan menggunakan marka RM (196 bp) kromosom 2 pada gel poliakrilamid 8% 16

4. Contoh elektroforegram hasil seleksi background galur-galur BC2F6 hasil persilangan Situ Bagendit x Kasalath (turunan SK) dengan menggunakan marka RM 324 (147 bp) kromosom 2 pada gel poliakrilamid 8 % 17

5. Konstitusi background hasil analisi GGT 2.0 populasi BC2F6 19

6. Proporsi genom galur SK2 19

7. Proporsi genom galur SN2 20

8. Perbedaan respon galur-galur Pup1 populasi BC2F6 dan kontrol dalam larutan hara Yoshida pada minggu ke-4 25

9. Histogram perbandingan JA, BKA dan BKTajuk dari tetua (Situ Bagendit) dengan turunannya pada berbagai kondisi larutan hara Yoshida 28

10. Respon karakter panjang akar (PA) pada berbagai konsentrasi larutan PEG 8000 pada hari ke-10 38

11. Respon karakter panjang akar (PA) pada uji DTA pada minggu ke-4 42

12. Pemilihan galur yang mempunyai kemampuan toleran terhadap kemasaman (Al), defisiensi P dan kekeringan 56

(14)

DAFTAR LAMPIRAN

1. Uji marka spesifik lokus Pup1 dari galur-galur BC2F6 persilangan Situ

Bagendit x Kasalath 64

2. Uji marka spesifik lokus Pup1 dari galur-galur BC2F6 persilangan Situ Bagendit x NIL-C433 65

3. Komposisi larutan hara Yoshida 66

4. Hasil uji Dunnet pada taraf α=0,05 beberapa karakter agronomi dari galur turunan SK dan turunan SN serta kontrol pada larutan hara Yoshida 67

5. Nilai ITC panjang akar (PA) pada larutan hara Yoshida 69

6. Nilai ITC tinggi tanaman (TT) pada larutan hara Yoshida 71

7. Rataan jumlah anakan pada larutan hara Yoshida 73

8. Nilai ITC bobot kering akar (BKA) pada larutan hara Yoshida 75

9. Nilai ITC bobot kering tanaman (BKT) pada larutan hara Yoshida 77

10. Hasil uji Dunnet pada taraf α=0.05 dari beberapa karakter agronomi pada larutan PEG 8000 (w/v) 79

11. Nilai ITC panjang akar (PA) pada larutan PEG 8000 (w/v) 81

12. Nilai ITC panjang plumula (PP) pada larutan PEG (w/v) 83

13. Nilai ITC bobot basah kecambah (BBK) pada larutan PEG 8000 (w/v) 85

14. Nilai ITC bobot kering kecambah (BKK) pada larutan PEG 8000 (w/v) 87

15. Hasil analisa tanah Ultisol dari Desa Kentrong, Kecamatan Cipanas, Kabupaten Lebak, Provinsi Banten 89

16. Hasil analisa tanah Latosol dari tanah Desa Cimanggu, Bogor 90

17. Hasil uji Dunnet pada taraf α=0.05 dari beberapa karakter agronomi dari galur turunan SK dan turunan SN pada percobaan DTA 91

18. Nilai rataan panjang akar tembus lilin (PATel) pada percobaan DTA 93

19. Nilai rataan jumlah akar tembus lilin (Jatel) pada percobaan DTA 95

20. Nilai ITC panjang akar total (PATo) pada percobaan DTA 97

21. Nilai ITC tinggi tanaman (TT) pada percobaan DTA 99

22. Nilai ITC bobot kering akar (BKA) pada percobaan DTA 101

(15)
(16)

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Laju konversi wilayah lahan pertanian (lahan sawah) di Indonesia terutama di pulau Jawa menjadi lahan non pertanian (pemukiman dan kawasan industri) terus meningkat setiap tahunnya sebesar 8% (Tambunan 2008). Rasio lahan sawah di Indonesia menunjukkan penurunan sebesar 28,6% selama kurun waktu 36 tahun, yakni dari 700 m2/jiwa pada tahun 1971 menjadi 500 m2/jiwa pada tahun 2007 (Wisayantono 2009). Agus dan Irawan (2004) mengasumsikan jika produktivitas lahan sawah sebesar 6,0 ton/ha gabah kering panen (GKP), maka tiap tahun telah terjadi kehilangan produksi sebesar 9,6 juta ton GKP. Kondisi ini akan menjadi tantangan yang berat dalam mewujudkan program swasembada pangan nasional yang dicanangkan oleh pemerintah. Salah satu upaya pemerintah yang harus dilakukan dalam penanganan masalah tersebut adalah pemanfaatan lahan marginal atau lahan kering untuk lahan pertanian.

Luas lahan kering Indonesia sekitar 114,4 juta ha atau 58,5% dari luas total daratan Indonesia (Notohadiprawiro 1989), dan sekitar 47,8 juta ha atau 25% dari luas total daratan Indonesia berupa tanah Ultisol (Subagyo et al. 2004). Tanah Ultisol tersebut tersebar 43,5% di Sumatera, 29,9% di Kalimantan, 9,6% di Irian Jaya dan 8% di Sulawesi (Hidayat dan Mulyani 2002). Luas lahan tersebut yang layak untuk dimanfaatkan dalam pengembangan tanaman pangan, khususnya padi gogo kurang-lebih 5,1 juta ha (Puslitanak 1998). Luas panen padi gogo nasional pun hanya 1,2 juta ha (sekitar 10% dari luas panen padi nasional) dengan produktivitas 2,6 ton/ha (BPS 2005).

Rendahnya produktivitas padi gogo di tanah Ultisol ini disebabkan oleh beberapa hal, yaitu kesuburan tanah yang rendah, tingkat kemasaman tanah yang tinggi, keracunan unsur alumunium (Al), kekeringan dan defisiensi unsur fosfor (P) (Notohadiprawiro 1989, Marchsner 1995, Prasetyo dan Suriadikarta 2006, Chairuman 2008, Toha dan Darajat 2008, Hanafiah 2010). Tingginya kelarutan Al pada tanah Ultisol (cekaman Al) menyebabkan kemampuan tanaman dalam menyerap unsur hara mineral dan air menjadi menurun, akibatnya tanaman mengalami defisiensi hara mineral dan pertumbuhannya terhambat (Marchsner 1995).

Penurunan ketersediaan unsur P pada tanah Ultisol tidak hanya disebabkan oleh ketersediaan unsur P pada bahan induk tanah yang memang sudah rendah, tetapi juga disebabkan adanya pengkelatan oleh Al dan atau Fe (Prasetyo dan Suriadikarta 2006). Penurunan ketersediaan P ini tidak hanya dijumpai pada tanah Ultisol tetapi juga hampir semua jenis tanah (Prasetiyono 2011). Kondisi ini mengakibatkan lebih banyak pupuk P yang dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan haranya (Syarif et al. 2010). Pemberian pupuk fosfat anorganik pada tanah Ultisol mempunyai kendala, yaitu rendahnya efektivitas penyerapan pupuk P oleh tanaman karena keracunan Al atau Fe. Dengan demikian, pemberian pupuk P pada tanah Ultisol yang bertujuan untuk meningkatkan kandungan dan ketersediaan P tanah, menjadi tidak efisien karena adanya fiksasi dan presipitasi yang tinggi pada tanah Ultisol.

(17)

2

Defisiensi unsur P dapat dikendalikan dengan berbagai cara. Salah satu pendekatan yang efisien, efektif dan ramah lingkungan adalah melalui perakitan varietas tanaman yang dapat tumbuh pada tanah yang mengalami kekahatan/defisiensi unsur P (Ahloowalia et al. 1994). Sejak tahun 2005, BB Biogen telah mengembangkan varietas padi gogo yang toleran terhadap defisiensi P. Langkah tersebut yaitu dengan memasukkan lokus Pup1 dari padi lokal Kasalath dan NIL-C443 (hasil persilangan silang balik Nipponbare dengan Kasalath) ke dalam varietas unggul yang sudah populer dikalangan petani Indonesia (Situ Bagendit, Batur dan Dodokan) (Prasetiyono 2010). Lokus Pup1 (P uptake 1) merupakan lokus yang berisi banyak gen dan bertanggung jawab secara tidak langsung di dalam penyerapan P, sehingga tanaman padi yang mengandung lokus tersebut akan toleran terhadap defisiensi hara P (Wissuwa et

al.1998, Heuer et al. 2009). Introgresi lokus Pup1 ke dalam padi Indonesia (Situ

Bagendit dan Batur) telah dievaluasi hingga populasi BC2F3 dan beberapa galur

positif mengandung lokus tersebut (Prasetiyono 2010, Chin et al. 2011, Prasetiyono et al. 2012), sedangkan pada populasi BC2F6 yang telah didapatkan

belum dilakukan pengujian dan pengevaluasian. Untuk itu, pengujian dan pengevaluasian populasi BC2F6 penting dilakukan untuk mendapatkan galur yang

diinginkan.

Virk (2006) melaporkan bahwa semakin banyak gen atau karakter yang akan digabungkan ke dalam varietas tanaman maka akan semakin besar populasi yang digunakan bila menggunakan pemulian konvensional. Penggunaan marka molekuler dalam seleksi dapat memasukkan beberapa gen sekaligus dalam satu tanaman, serta menghilangkan efek gen-gen lain yang tidak diinginkan (linkage

drag) (Collard et al. 2008). Prasetiyono (2008) menambahkan bahwa penggunaan

marka molekuler dapat digunakan bersamaan dengan pengujian fenotipik atau dilakukan terlebih dahulu baru kemudian menguji tanaman yang terpilih secara molekuler dengan pengujian fenotipik.

Seleksi galur-galur padi hasil persilangan antara Situ Bagendit x Kasalath dan Situ Bagendit x NIL-C433 pada populasi BC2F6, yang diharapkan mempunyai

sifat toleran terhadap defisiensi P pada kondisi cekaman Al dan kekeringan, dilakukan dengan memadukan pengujian marka molekuler dan pengujian fenotipik sehingga akan lebih efektif dan akurat. Evaluasi menggunakan marka molekuler pada galur-galur padi gogo hasil persilangan dalam penelitian ini dilakukan dengan seleksi foreground dan seleksi background, dan dilakukan juga evaluasi berdasarkan karakter fenotipik. Hal ini diharapkan akan diperoleh galur-galur yang diinginkan.

Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah: (1) Memverifikasi konstitusi background galur-galur padi gogo hasil persilangan Situ Bagendit x Kasalath dan Situ Bagendit x NIL-C433 pada populasi BC2F6, dan (2) Mempelajari karakter

agronomi dari galur-galur padi gogo hasil persilangan Situ Bagendit x Kasalath dan Situ Bagendit x NIL-C433 pada populasi BC2F6 yang mempunyai sifat

toleran terhadap defisiensi P pada kondisi cekaman Al dan kekeringan. .

(18)

3 Hipotesis Penelitian

Galur-galur padi gogo hasil persilangan Situ Bagendit x Kasalath dan Situ Bagendit x NIL-C433 pada populasi BC2F6 yang mengandung lokusPup1 dan

konstitusi background-nya Situ Bagendit mempunyai sifat toleran terhadap defisiensi P pada kondisi cekaman Al dan kekeringan yang lebih baik dari pada tetua pemulihnya (Situ Bagendit).

Manfaat Penelitian

Galur-galur padi gogo hasil persilangan Situ Bagendit xKasalath dan Situ Bagendit xNIL-C433 yang mempunyai sifat toleran terhadap defisiensi P diharapkan mempunyai sifat toleran terhadap cekaman Al dan kekeringan sehingga galur tersebut dapat tumbuh optimum dan memiliki produktivitas tinggi di tanah Ultisol.

(19)

4

TINJAUAN PUSTAKA

Kondisi Unsur Fosfor pada Tanah Ultisol

Pada kondisi tanah yang masam atau pH yang rendah, kelarutan Al dan Fe sangat tinggi. Pada pH dibawah 4,0 kelarutan Al dalam bentuk ion Al3+ bersifat sangat toksik bagi tanaman, dan pada pH 4,0-5,5 kelarutan Al dalam bentuk Al(OH)2+ atau Al(OH)+ tidak terlalu meracuni tanaman. Pada kondisi ini proporsi pertukaran kation semakin meningkat dengan dijenuhinya oleh Al dan menggantikan kation polivalen seperti Ca2+ dan Mg2+, kemudian Al yang bebas akan mengikat P dan Mo. P yang difiksasi dan dipresipitasi oleh ion Al3+ membentuk variscit (AlPO4.2H2O). Pada kondisi seperti ini (pH yang rendah), P

dapat pula difiksasi dan dipresipitasi oleh ion Fe2+/Fe3+ membentuk strengit (FePO4.2H2O). Presipitasi P tidak hanya terjadi pada tanah yang masam (pH yang

rendah) tetapi juga bisa terjadi pada tanah yang netral dan subur. Pada tanah yang netral atau berkapur, P dipresipitasi oleh ion Ca2+ membentuk kalsium trifosfat (Ca3(PO4)2). Pada tanah yang subur seperti di daerah pegunungan, P dipresipitasi

oleh allovan (sejenis mineral tanah/bahan amorf). Pada tanah alkalin (Vertisol), P difiksasi oleh ion Ca2+ atau Mg2+ menjadi senyawa yang kurang larut (Marschner 1995, Nursyamsi dan Suprihati 2005, Hanafiah 2010). Dengan demikian penanganan keracunan Al pada tanah Ultisol tidak dapat dipisahkan dengan permasalahan defisiensi P, begitu pula sebaliknya.

Peranan Unsur P pada Tanaman

Fosfor (P) merupakan unsur yang penting dan diperlukan oleh tanaman dalam jumlah yang relatif besar (sebagai makronutrien) (Campbell et al. 2003). P ini juga menjadi salah satu nutrisi penting kedua setelah N yang dibutuhkan oleh tanaman (Batjes 1997). Keberadaan unsur ini dalam tanah sangat terbatas dan tidak semuanya dapat dimanfaatkan oleh tanaman. Tanaman mengambil unsur P dalam bentuk ion orthofosfat primer dan sekunder (H2PO4- atau HPO42-). Proporsi

penyerapan kedua ion ini dipengaruhi oleh pH pada area perakaran tanaman. Pada pH yang lebih rendah tanaman lebih banyak menyerap ion orthofosfat primer, sedangkan pada pH yang lebih tinggi tanaman lebih banyak menyerap ion orthofosfat sekunder. Ketersediaan ion H2PO4- atau HPO42- maksimum pada pH

6-7,2, jika pH di atas 8,3 maka P akan terikat oleh unsur Ca atau Mg. Pada pH rendah, P tidak tersedia karena terikat oleh Al dan Fe. Bentuk P lain yang dapat diserap oleh tanaman adalah pirofosfat dan metafosfat, dan P-organik hasil dekomposisi bahan organik seperti fosfolipid, asam nukleat dan phytin (Marschner 1995, Hanafiah 2010).

Lambers et al. (2008) melaporkan bahwa beberapa spesies seperti Lupinus

albus (White lupin), Carex acutiformis (pond sedge), Trifolium subterraneam

(subclover), Triticum aestivum (wheat) bisa menggunakan asam nukleat, fosfolipid, glucose 1-phosphate dan glycerophosphate, sebagai Pi (inositol

phosphate), dalam kaitan aktivitas phosphatase di tanah. Phosphatase merupakan

(20)

5 sehingga Pi bisa diabsorbsi oleh akar tanaman. Kebanyakan senyawa P organik adalah ester dari asam fosfat (H2PO4) dan telah diidentifikasi terutama seperti

inositol fosfat, fosfolipid dan asam nukleat. Proporsi senyawa ini dalam total P organik adalah inositol fosfat 10-30%, fosfolipid 1-5%, dan asam nukleat 0,2-2,5% (Havlin et al. 1999).

Pemanfaatan fosfat dalam sel-sel tanaman terjadi melalui 3 tahap, yaitu: (1) P-anorganik diserap akar dan diinkorporasikan ke molekul-molekul atau dengan P-radikal lainnya, (2) transfosforilasi, proses transfer gugus fosforil dari senyawa P ke molekul lain, dan (3) proses pelepasan energi kimiawi melalui hidrolisis senyawa-senyawa P yang melepaskan fosfat atau pirifosfat dan energi kimiawi, atau melalui proses substitusi P-radikal pada molekul-molekul organik (Hanafiah 2010).

Peran unsur P bagi tanaman menurut Hanifah (2010), yaitu: (1) sebagai komponen beberapa enzim dan protein, ATP, RNA, DNA dan phytin, (2) sebagai aktivator enzim dan regulator reaksi biokimiawi, unsur P berperan dalam mengatur reaksi-reaksi enzimatis seperti pada sintesis amilase lewat peran enzim fosforilase, yang bersifat bolak-balik, (3) sebagai pembawa dan sumber penyimpanan energi dalam proses fotosintesis dan respirasi, dan (4) sebagai komponen penyusun biji dan buah.

Defisiensi P sangat berkaitan dengan keracunan Al terutama pada tanah Ultisol, karena pada tanah tersebut P dijerap oleh Al dan atau Fe sehingga tanaman tidak mampu menyerapnya. Tan et al. (1993) melaporkan bahwa tanaman yang mengalami keracunan Al maka akar yang terbentuk pendek-pendek dan menyebabkan sistem perakaran menjadi abnormal. Pada kondisi seperti ini, kemampuan akar menyerap hara lebih rendah dan tanaman mengalami defisiensi hara. Prasetiyono (2011) menambahkan bahwa kekurangan unsur P pada tanaman padi akan menyebabkan pertumbuhan tanaman terhambat, jumlah anakan berkurang, waktu berbunga lebih lambat, banyak gabah hampa dan penurunan jumlah gabah per malai.

Mekanisme Toleransi Tanaman terhadap Cekaman Aluminium danDefisiensi Fosfor di Tanah Ultisol

Permasalahan utama yang terjadi pada tanah Ultisol adalah keracunan Al dan kekeringan (Notohadiprawiro 1989, Prasetyo dan Suriadikarta 2006). Keracunan Al menyebabkan penyerapan unsur hara oleh tanaman menjadi berkurang sehingga mengakibatkan defisiensi hara makro maupun mikro seperti P, Mg, Zn, Cu dan Mo. Pada umumnya, defisiensi unsur hara yang sering terjadi pada tanah Ultisol yaitu defisiensi P. Defisiensi P menyebabkan produktivitas tanaman menurun (Alluri 1986, Kaher 1993, Ae dan Shen 2002). Keberadaan unsur P dalam tanah Ultisol selain dipengaruhi oleh kelarutan unsur Al juga dipengaruhi oleh kelarutan unsur Fe (Hanafiah 2010), sehingga ketersedian P menjadi faktor pembatas pertumbuhan tanaman.

Yamamoto et al. (1992) mengatakan bahwa Al mengakibatkan kebocoran pada membran sel akar, mengurangi K dalam jaringan akar dan merusak viabilitas protoplasma. Marschner (1995) juga melaporkan bahwa mobilitas ion Al yang tinggi pada apoplas sel akar merupakan kompetitor utama bagi beberapa kation polivalen seperti Mg2+, Ca2+, Zn 2+ dan Mn2+ sehingga kandungan hara di dalam

(21)

6

tanaman berkurang yang akibatnya tanaman mengalami defisiensi unsur hara tersebut. Sistem perakaran menjadi target awal kerusakan akibat keracunan Al (Ryan et al. 1993), kemampuan suatu tanaman untuk mengekskresikan asam organik pada daerah ini seperti sitrat dan malat dapat melindungi dirinya dari keracunan Al (Kochian et al. 2004).

Delhaize dan Ryan (1995) menambahkan bahwa Al dapat menyebabkan kerusakan membran akar sehingga akar menjadi tebal, menggulung dan pendek. Ion Al juga mengganggu proses metabolisme yang membutuhkan Ca2+, seperti regulasi pembelahan dan pemanjangan sel, sehingga pemanjangan akar menjadi terhambat. Tanaman padi yang toleran Al akan mempunyai perakaran yang lebih panjang dan kandungan Al pada akar lebih rendah bila dibandingkan dengan tanaman padi yang peka Al (Ma 2000, Ma et al. 2004). Akar tanaman yang mengalami kerusakan akibat keracunan Al berkorelasi dengan akumulasi Al pada daerah ujung akar terutama pada daerah 0-5 mm dari ujung akar (Matsumoto 1991, Delhaize dan Ryan 1995). Demikian pula hasil penelitian Miftahudin et al. (2007) menyebutkan bahwa daerah akar tanaman padi yang mengalami kerusakan akibat keracunan Al berada pada 1 mm dari ujung akar.

Beberapa tanaman beradaptasi terhadap cekaman Al maupun defisiensi P dengan mengeluarkan senyawa pengasam (asam organik) dan atau pengkelat seperti asam sitrat dan asam malat. Senyawa pengkelat seperti sitrat dan malat akan menempati tempat yang mengikat P (penukar ligan), dan kemudian melarutkan P yang dijerap oleh partikel tanah (Lambers et al. 2008). Senyawa pengkelat (senyawa organik) tersebut akan mengikat Al, Fe dan Ca sehingga P menjadi bebas, yang akhirnya dapat diserap oleh akar tanaman. Coronel et al. (1990) melaporkan bahwa pada padi peka, Al cenderung diakumulasi didaerah akar di dalam sel epidermis dan korteks serta di dinding sel yang berikatan dengan gugus karboksil dari matrik pektin, akan tetapi akumulasi ini tidak dijumpai di dalam sistem pembuluh.

Marschner (1995) dan Kochian et al. (2004) menjelaskan bahwa senyawa pengkelat (asam organik) membantu ketersediaan P secara tidak langsung dengan cara mengkelat Al, sehingga P yang terikat Al bisa diserap oleh tanaman. Mekanisme tingkat seluler ini dengan melakukan kompartemensasi di dalam vakuola, mengikat unsur tersebut dengan unsur lain dan remobilisasi P. Swasti (2004) dalam penelitiannya menyebutkan bahwa galur padi gogo yang toleran terhadap keracunan Al dan kekurangan P mampu mengekskresikan asam oksalat sehingga Al dapat dikelat dari komplek Al-P yang selanjutnya P dapat diserap oleh tanaman.

Mekanisme Toleransi Tanaman terhadap Kekeringan di Tanah Ultisol Tanah Ultisol umumnya peka terhadap erosi serta mempunyai pori aerasi dan indeks stabilitas rendah sehingga tanah mudah menjadi padat. Selain itu, tanah ini mudah mengalami kekurangan air, sehingga kekeringan juga menjadi pembatas pertumbuhan tanaman pada tanah Ultisol. Kondisi ini menyebabkan pertumbuhan akar tanaman terhambat karena daya tembus akar ke dalam tanah menjadi berkurang (Prasetyo dan Suriadikarta 2006).

Levitt (1980) dan Bray (1997) melaporkan bahwa cekaman kekeringan dapat disebabkan dua faktor, yaitu 1) kekurangan suplai air di daerah perakaran

(22)

7 dan 2) permintaan air yang berlebihan oleh daun akibat laju evapotranspirasi melebihi laju absorpsi air walaupun keadaan air tanah cukup tersedia. Fitter dan Hay (1991) menjelaskan bahwa cekaman air menyebabkan penurunan turgor pada sel tanaman dan berakibat menurunnya proses fisiologi. Gangguan fisiologi akibat cekaman air akan menghambat translokasi hara mineral dan asimilat, transpirasi dan fotosintesis, yang secara visual ditandai dengan terhambatnya pertumbuhan daun, pertumbuhan akar yang pesat, menutupnya stomata dan daun menggulung (tanaman gramineae). Perubahan tersebut dikendalikan oleh sinyal kimia yang diproduksi di akar pada kondisi kekeringan, yaitu asam absisat (ABA) (Kirkham 1990, Bahrun 2002). Penelitian mengenai tanaman kedelai yang mendapat cekaman Al dan cekaman kekeringan telah dilakukan oleh Hanum et al. (2007), hasilnya bahwa penurunan kadar air tanah dari 80% kapasitas lapang (KL) menjadi 40% kapasitas lapang (KL) menyebabkan penurunan bobot kering akar kedelai mencapai 20-60%.

Fageria (1992) mengelompokkan mekanisme tanaman terhadap kekeringan menjadi dua, yaitu: mekanisme menghindar (avoidance mechanism) dan mekanisme toleransi (tolerance mechanism). Kemudian Boyer (1996) mendefinisikan tanaman toleran terhadap kekeringan (drought tolerance) adalah tanaman yang memiliki pertumbuhan lebih baik bila ditanam dengan air terbatas. Sedangkan tanaman menghindar dari kekeringan (drought avoidance) adalah tanaman yang mempunyai fungsi atau kemampuan beradaptasi dengan mengurangi dampak tanah dan/atau kekeringan udara, sehingga kekurangan air pada tanaman dapat dihindari.

Tanaman beradaptasi terhadap cekaman kekeringan dengan menghasilkan senyawa-senyawa osmoregulasi yang dapat menurunkan potensial osmotik sehingga menurunkan potensial air dalam sel tanpa membatasi fungsi enzim serta menjaga turgor sel. Selain memproduksi ABA, tanaman yang mengalami cekaman kekeringan juga menghasilkan dehidrin protein yang berfungsi osmoprotektan (Yamaguchi-Shinozaki et al. 2002), molekul organik (gula terlarut, betain, polyol dan prolin) yang berfungsi untuk menjaga ion osmotik seimbang (Fageria et al. 2005). Mackill et al. (1996) melaporkan bahwa tanaman yang toleran terhadap kekeringan akan mempunyai perakaran yang dalam, padat dan kuat sehingga memberikan jaminan kelancaran pengiriman air dan hara dari tanah menuju ke tanaman. Yu et al. (1995) juga melaporkan bahwa terdapat hubungan antara daya tembus akar tanaman padi dengan toleransi kekeringan yang menggunakan simulasi kekerasan tanah. Simulasi kekerasan tanah tersebut, yaitu dengan membuat campuran antara parafin (60%) dan vaselin (40%) dengan ketebalan 3 mm yang kekerasannya setara 12 bar.

Metode lapisan lilin dari Yu et al. (1995) ini selanjutnya digunakan oleh Suardi dan Moeljopawiro (1999) untuk menguji daya tembus akar varietas Salumpikit dan Kalimutu. Varietas Salumpikit mampu menembus lapisan lilin dengan ketebalan 3 mm, sedangkan varietas Kalimutu mampu menembus lapisan lilin dengan ketebalan 4 mm. Kemudian Suardi (2001) melaporkan bahwa tanaman yang mempunyai perakaran dengan kemampuan daya tembus akarnya pada metode lapisan lilin (metode daya tembus akar/DTA) lebih dari 10 cm dan jumlah akar yang relatif banyak akan lebih toleran terhadap kekeringan.

(23)

8

Polyethylene Glycol

Polyethylene glycol (PEG) merupakan senyawa yang stabil, non ionik. Senyawa ini larut dalam air, tidak toksik terhadap tanaman dan tidak mudah diserap oleh tanaman. Larutan PEG dilaporkan mampu mengurangi potensial air atau menahan air pada larutan nutrisi tanpa menyebabkan keracunan sehingga air menjadi tidak tersedia bagi tanaman. Besarnya kemampuan larutan PEG dalam menahan air tergantung pada bobot molekul dan konsentrasinya. Kondisi ini, larutan PEG digunakan untuk menginduksi cekaman kekeringan (Lestari 2005, Widoretno 2002).

Larutan PEG dengan potensial air -0,5 MPa dapat dibuat dengan melarutkan 198 g PEG 8000 ke dalam 1 L larutan (akuades) (Michel, 1983), Mexal et al (1975) menambahkan konsentrasi PEG 10% dan 20% setara dengan potensial air -0,19 MPa dan -0,67 MPa.

Widoretno et al. (2002) melaporkan bahwa penggunaan PEG 20% untuk pengamatan indeks potensial tumbuh maksimum (PTM) dan PEG 5% untuk pengamatan panjang hipokotil (PH) dapat digunakan untuk menilai respon kedelai terhadap cekaman kekeringan. Larutan PEG 15% dan 20% merupakan komponen yang sangat efektif untuk skrining atau penapisan benih yang tahan terhadap kekeringan (Lestari 2005).

Simple Sequence Repeat

Simple Sequence Repeat (SSR) merupakan salah satu marka molekuler berbasis DNA yang memiliki sekuen DNA berulang yang sederhana antara 1-6 pasang basa, terdapat dalam jumlah sangat banyak dan menyebar di dalam genom. SSR ini banyak dijumpai pada genom eukariotik dan umumnya terdistribusi membentuk motif yang unik pada suatu jenis organisme. Simple Sequence Repeat (SSR) atau Simple Tandem Repeat (STR) dikenal dengan nama mikrosatelit (Pandin, 2010). Powell et al. (1996) mengemukakan bahwa penggunaan marka SSR (mikrosatelit) mempunyai banyak kelebihan dibandingkan marka molekuler lain, yaitu: (1) memiliki reproduksibilitas dan ketepatan yang sangat tinggi, (2) bersifat kodominan dan memiliki variabilitas yang sangat tinggi, (3) dapat mendeteksi keragaman alel yang tinggi, (4) bersifat ekonomis dan aplikatif, dan (5) dapat menyeleksi genotipe yang akurat.

SSR DNA terdapat dalam jumlah yang banyak dan menyebar di dalam genom. Sekuen SSR DNA yang pendek dengan sekuen pengapit bersifat

conserved, memungkinkan mendesain primer untuk mengamplifikasi situs-situs

spesifik menggunakan PCR (Pandin, 2010), sehingga hal ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi dan memverifikasi suatu varietas tanaman.

Susanto et al. (2009) mengemukakan bahwa peta genetik dan fisik dari sekuensing genom memudahkan pencarian marka molekuler yang secara kuat terpaut dengan sifat yang menjadi target dalam pemulian tanaman. Pemanfaatan marka molekuler ini dalam seleksi materi pemulian tanaman dikenal dengan

Marker Assisted Selection (MAS). Perkembangan selanjutnya MAS dipadukan

dengan program pemulian silang balik yang dikenal dengan nama Marker

Assisted Backcrossing (MABc). Perkembangan lanjut dari metode MABc ini

(24)

9 dengan gen yang diinginkan. Metode ini dikenal dengan sebutan Advanced

Marker Assisted Backcrossing (AdvMABc). Ada dua tahapan dari metode

AdvMABc, yaitu (1) seleksi hasil persilangan dengan marka terpaut erat dengan gen yang dinginkan, ini dikenal seleksi foreground (foreground selection) dan seleksi rekombinan (recombinant selection), (2) seleksi hasil persilangan dengan menggunakan marka sebanyak-banyaknya yang tersebar diseluruh kromosom, ini dikenal seleksi background (background selection).

Lokus Pup1

Hasil penelitian Wissuwa et al. (1998) menyebutkan bahwa sifat toleransi terhadap defisiensi P pada daerah perakaran padi telah dipetakan untuk pertama kalinya pada kromosom 12 dengan menyilangkan Kasalath (toleran) dan Nipponbare (peka). Selanjutnya Wissuwa et al. (2002) melanjutkan kembali penelitiannya dengan mempertajam peta QTL dan memfokuskan pada lokus

Pup1 (P uptake 1), hasilnya bahwa dipetakan lebih akurat pada kromosom 12

dengan jarak 3 cM di antara marka S14025 dan S13126 (Gambar 1). Posisi Pup1 ini dipetakan pada posisi 14,95-15,91 Mb dan marka spesifik telah dibuatnya. Penelitian terbaru menyebutkan bahwa marka Pup1 merupakan lokus yang mengatur mekanisme terhadap defisiensi P yang posisi ukurannya 15,31-15,47 Mb. Sekuen sebesar 278 bp pada daerah tersebut hanya dijumpai pada Kasalath dan tidak dijumpai pada Nipponbare (Heuer et al. 2009).

Kasalath dan NIL-C433 (NIL-Pup1) merupakan padi yang menjadi sumber

Pup1 (donor segmen Pup1). Kasalath adalah padi lokal (landrace) yang berasal

dari India. Kasalath dikelompokkan ke dalam padi Indica (sebagian ada yang memasukkan ke dalam sub spesies Aus). Kasalath memiliki figur yang tinggi besar dan anakan yang banyak. Bulir padinya memiliki bulu dan bentuknya agak lonjong. Padi ini termasuk padi lahan kering yang memiliki sifat toleran terhadap defisiensi P, tetapi peka terhadap cekaman Al. Kasalath mempunyai dua mekanisme dalam menghadapi kondisi defisiensi P, yaitu mekanisme eksternal dan mekanisme internal. NIL-C433 merupakan padi hasil persilangan silang balik antara Nipponbare (kelompok Japonica) dengan Kasalath, yang sebagian besar genomnya adalah padi Japonica. NIL-C433 memiliki figur agak pendek dan anakan sedikit. Bulirnya tidak memiliki bulu dan bentuknya agak bulat (Prasetiyono 2010).

Situ Bagendit merupakan varietas ungul Indonesia yang dikenal sebagai padi gogo yang ditanam di lahan kering. Padi ini dikelompokkan ke dalam padi

Indica. Fenotipik padi ini memiliki figur sedang. Bulirnya tidak berbulu dan

bentuknya lonjong. Padi ini digunakan sebagai varietas penerima (recipient) segmen Pup1. Persilangan Situ Bagendit x Kasalath, NIL-C433 dilakukan dengan metode silang balik (BC2) (Prasetiyono 2010). Pada pengujian generasi BC2F3

dari persilangan Situ Bagendit x Kasalath dan NIL-C433 telah diperoleh segmen

(25)

10

Gambar 1. Peta keberadaan lokus Pup1 (Wissuwa et al. 1998)

(26)

11

1 ANALISIS KONSTITUSI BACKGROUND GALUR-GALUR PADI

GOGO HASIL PERSILANGAN SITU BAGENDIT x KASALATH DAN SITU BAGENDIT x NIL-C433 POPULASI BC2F6

Abstrak

Introgresi lokus Pup1 ke dalam padi Indonesia dilakukan dengan metode silang balik Situ Bagendit x Kasalath dan Situ Bagendit x NIL-C433. Lokus Pup1 ini berperan secara tidak lansung di dalam penyerapan P. Penelitian ini bertujuan menyeleksi dan mengevaluasi galur-galur padi gogo hasil persilangan Situ Bagendit x Kasalath dan Situ Bagendit x NIL-C433 pada BC2F6 yang telah

mendapat sisipan lokus Pup1. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Biologi Molekular BB Biogen mulai November 2011 sampai Mei 2013 dengan menggunakan analisis foreground dan background. Hasil evaluasi foreground menunjukkan bahwa galur-galur turunan BC2F6 telah terintegrasi lokus Pup1.

Evaluasi background mengindikasikan bahwa proporsi maksimum pengembalian genom Situ Bagendit pada galur-galur turunan BC2F6 mencapai 95,7%.

Kata kunci: background, foreground, introgresi, lokus Pup1, silang balik.

Abstract

Introgression of Pup1 locus into Indonesian rice was carried out using two backcross population derived from crosses betwen Situ Bagendit x Kasalath and Situ Bagendit x NIL-C433. The Pup1 locus has indirect role in P uptake. This study aimed to select and evaluate of the BC2F6 rice lines from two backross

population of Situ Bagendit x Kasalath and Situ Bagendit x NIL-C433 which had been inserted by Pup1 locus. This research was conducted at Molecular Biology Laboratory of BB Biogen from November 2011 to May 2013 using the foreground and background analysis. The results of foreground evaluation showed that Pup1 locus had been integrated in genom of the BC2F6 rice line. The result of

background evaluation indicated that maximum (95,7%)Situ Bagendit background had been recovered in the BC2F6 rice lines.

(27)

12

Pendahuluan

Lokus Pup1 merupakan lokus yang berisi banyak gen dan beberapa diantaranya berperan secara tidak langsung di dalam penyerapan P, sehingga tanaman padi yang mempunyai lokus tersebut akan toleran terhadap kondisi defisiensi P (Wissuwa et al. 1998, Heuer et al. 2009). Lokus Pup1 ini terletak dalam kromosom 12 pada tanaman padi dan beberapa marka spesifik untuk daerah tersebut telah di desain (Chin et al. 2010, Chin et al. 2011). Pada saat ini telah diketahui gen PSTOL1 yang berada di dalam lokus tersebut memegang peran sangat penting di dalam peningkatan penangkapan P (Gamuyao et al. 2012). Gen tersebut berperan di dalam peningkatan volume akar secara eksponensial, sehingga peluang penangkapan P yang tersedia di tanah menjadi semakin besar.

Introgresi lokus Pup1 ke dalam padi Indonesia dengan metode silang balik antara Situ Bagendit x Kasalath dan Situ Bagendit x NIL-C433. Penyeleksian tersebut menggunakan marka (Marka Assisted Backcrossing/MAB) telah dilakukan sejak tahun 2005 (Prasetiyono 2010, Prasetiyono et al. 2012). Proses evaluasi ini telah mencapai generasi BC2F3 dan telah diperoleh beberapa galur

yang positif mengandung lokusPup1 (Prasetiyono 2010, Chin et al. 2011).

Penelitian persilangan padi dengan menggunakan metode MAB sangat baik dan sangat menguntungkan karena dapat mempersingkat waktu. Metode MAB ini dapat mengembalikan genom galur hingga 98% seperti tetua pemulih dalam dua kali silang balik, sedangkan cara konvensional diperlukan 4-5 kali silang balik untuk mencapai tersebut (Ribaut dan Hoisington 1998). Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi konstitusi background galur-galur hasil persilangan Situ Bagendit x Kasalath dan Situ Bagendit x NIL-C433 pada generasi BC2F6 dengan

menggunakan marka molekuler, yaitu seleksi foreground dan seleksi background.

Bahan dan Metode Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Biologi Molekuler dan Rumah Kaca Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi dan Sumber Daya Genetik Pertanian, Jl. Tentara Pelajar No. 3A Bogor, mulai November 2011 sampai dengan Mei 2013.

Bahan Penelitian

Bahan tanaman padi yang digunakan dalam penelitian ini meliputi: 1) galur-galur padi gogo hasil persilangan Situ Bagendit xKasalath (turunan SK) sebanyak 24 galur dan Situ Bagendit xNIL-C433 (turunan SN) sebanyak 22 galur pada populasi BC2F6, 2) galur padi gogo hasil persilangan Situ Bagendit x Kasalath dan

Situ Bagendit x NIL-C433 pada F1, 3) tetua [Situ Bagendit, Kasalath dan

NIL-C433].

Total marka SSR (mikrosatelit) yang digunakan dalam penelitian ini berjumlah 313 marka SSR, terdiri dari 276 marka SSR untuk seleksi background dan 37 marka SSR untuk seleksi foreground.

(28)

13 Prosedur AnalisaData

Isolasi DNA. DNA diisolasi dari daun muda tanaman padi tetua, F1 dan

galur-galur hasil persilangan populasi BC2F6 yang berumur 14 hari. Isolasi DNA

dilakukan menurut metode Dellaporta (Dellaporta et al. 1983) yang dimodifikasi (β-Mercaptoetanol diganti SDS dan Potasium asetat diganti dengan Chloroform-Isoamilalkohol) (Prasetiyono 2010). DNA yang diperoleh kemudian dilakukan pengujian kuantifikasi DNA dengan alat spektrofotometer dan pengujian kualitas DNA dengan alat elektroforesis DNA (Sambrook et al. 1989; Sulandari dan Zein 2003).

Amplifikasi DNA. DNA dari galur-galur populasi F1 dan populasi BC2F6

serta tetua yang telah diperoleh diamplifikasi dengan mesin PCR (Polymerase

Chain Reaction). Reaksi PCR dilakukan pada volume 15 µl yang mengandung 2

µl 10Xbufer PCR, 2 µl 1 mM dNTP, 2 µl 5 µM primer (F dan R), 1 µl 1 unit Taq

DNA Polymerase (IRRI taq), 6 ddH2O, 2 µl DNA. Progam PCR yang digunakan

adalah 5 menit pada suhu 940C untuk denaturasi permulaan, selanjutnya dilakukan 35 siklus yang terdiri dari: 60 detik pada suhu 940C untuk denaturasi, 60 detik pada suhu 550C untuk penempelan primer, dan 2 menit pada suhu 720C untuk perpanjangan primer. Perpanjangan primer terakhir selama 7 menit pada suhu 720C.

Analisis Foreground. DNA dari galur-galurF1 dan populasi BC2F6 serta

tetua diampifikasi menggunakan marka SSR foreground untuk lokus Pup1. Progam amplifikasi seperti pada kegiatan amplifikasi diatas. Hasil PCR kemudian dipisahkan menggunakan gel poliakrilamid 5% (denaturing gel). Pewarnaan DNA dilakukan dengan metode silver staining. Skoring hasil PCR dilakukan secara visualisasi dengan melihat pita-pita DNA yang terbentuk pada kaca.

Analisis Background. DNA dari galur-galurF1 dan populasi BC2F6 serta

tetua diamplifikasi menggunakan marka SSR background. Untuk analisis

background dipilih marka SSR yang polimorfik dengan jarak 5-10 cM. Progam

amplifikasinya seperti pada amplikasi marka foreground. Hasil PCR dipisahkan menggunakan gel poliakrilamid 8% (non-denaturing gel). Pewarnaan DNA dilakukan dengan larutan EtBr (Ethidium Bromida) 0,5 µg/ml kemudian diamati di atas UV-transiluminator dan didokumentasikan menggunakan foto gel

wise©Gel Documentation system (alat Gel-Doc). Skoring hasil PCR dengan

melihat pita-pita DNA yang dihasilkan dari hasil dokumentasi.

Analisis Data. Marka SSR yang menghasilkan pita yang berbeda posisi pada kedua tetua (tetua pemulih dan tetua donor) digunakan untuk mengevaluasi galur-galur BC2F6. Skoring pita yang terbentuk disimbulkan dengan A (pola

pitanya sama dengan tetua Situ Bagendit), B (pola pitanya sama dengan tetua Kasalath atau NIL-C433), dan H (pola pitanya sama dengan kedua tetua). Data yang diperoleh dari seleksi foreground dan seleksi background kemudian dianalisis dengan menggunakan software GGT 2.0.

(29)

14

HASIL DAN PEMBAHASAN

Survei Polimorfisme Marka-marka SSR

Surveipolimorfisme marka-marka SSR antar tetua sangat diperlukan untuk menentukan marka yang polimorfik dan yang akan digunakan selanjutnya dalam menyeleksi galur turunan serta untuk meningkatkan kerapatan marka SSR. Marka SSR yang digunakan dalam seleksi foreground dan background dipilih yang polimorfik antar dua tetua dari hasil survei polimorfisme. Marka yang monomorfik antar dua tetua tidak digunakan untuk kegiatan seleksi populasi BC2F6.

Berdasarkan hasil survei polimorfisme marka SSR, rata-rata jumlah marka SSR yang polimorfik tiap kromosom berbeda (Tabel 1). Rata-rata tertinggi marka SSR yang polimorfik terdapat pada kromosom 5, sedangkan rata-rata terendah terdapat pada kromosom 9. Marka SSR kromosom 4, 6,7 dan 9 perlu penambahan marka SSR baru, untuk meningkatkan kerapatan marka molekuler sehingga dapat mengurangi terjadinya efek linkage drag (Prasetiyono 2010).

Tabel 1. Hasil tabulasi polimorfisme marka SSR pada persilangan Situ Bagendit x Kasalath dan Situ Bagendil x NIL-C433 1

Analisis Foreground Populasi BC2F6

Seleksi foreground merupakan kegiatan penting dalam analisis molekuler sebelum masuk dalam seleksi background, karena berguna untuk menyeleksi individu yang mengandung lokus Pup1 atau tidak. Analisis foreground menggunakan tujuh marka SSR, yaitu Lu-SSR3, Kas30n-1, Kas30n-2, Kas30n-4,

Kromosom

Jumlah Pita

Jumlah Marka SSR Situ Bagendit x Kasalath Situ Bagendit x NIL-C433

P M TT P M TT 1 15 14 4 18 11 4 33 2 12 17 3 21 9 2 32 3 14 15 1 16 11 3 30 4 9 15 1 10 12 3 25 5 17 11 4 19 9 4 32 6 7 4 11 10 2 10 22 7 7 2 5 10 0 4 14 8 10 7 5 12 4 6 22 9 7 5 2 6 4 4 14 10 10 3 1 12 1 1 14 11 12 7 0 14 4 1 19 12 10 6 3 10 4 5 19 Jumlah 130 106 40 158 71 47 276 Rata2 10.8 8.8 3.3 13.2 5.9 3.9 23.0

(30)

15 primer 40, primer 42 dan primer 50. Marka-marka SSR tersebut terpetakan pada posisi lokus Pup1 (Chin et al. 2011, Prasetiyono et al. 2012). Marka Kas30n-1 mengamplifikasi pita berukuran 322 bp pada genotipe Kasalath dan pita berukuran 315 bp pada genotipe NIL-C433, marka Lu-SSR3 mengamplifikasi pita berukuran 344 bp pada genotipe Kasalath dan pita berukuran 368 bp pada genotipe NIL-C433, serta primer 50 mengamplifikasi pita ukuran 505 bp baik pada genotipe Kasalath maupun genotipe NIL-C433.Teramplifikasi pita berukuran 322 bp dengan marka Kas30n-1 dan pita berukuran 344 bp dengan marka Lu-SSR3 pada galur-galur BC2F6 persilangan Situ Bagendit x Kasalath

(turunan SK) menunjukkan bahwa lokus Pup1 terintegrasi dengan baik pada galur-galur tersebut (Gambar 2). Demikian juga, teramplifikasi pita berukuran 315 bp dengan marka Kas30n-1 dan pita berukuran 368 bp dengan marka Lu-SSR3 pada galur-galur BC2F6 persilangan Situ Bagendit x NIL-C433 (turunan SN)

menunjukkan bahwa lokus Pup1 juga terintegrasi dengan baik pada galur-galur tersebut.

322 bp 400 bp

300 bp

M--SB--N--K---24---19---9—-8—7—6---1---M

Gambar 2. Contoh elektroforegram hasil seleksi foreground galur-galur BC2F6 hasil

persilangan Situ Bagendit x Kasalath (turunan SK) dengan menggunakan marka Kas30n-1 (322 bp) pada gel poliakrilamid 5%. M=marker (100 bp DNA ladder), SB=Situ Bagendit, N=NIL-C433, Kasalath, 1=SK1, 2=SK2....24=SK24.

Pada penelitian sebelumnya dilaporkan bahwa galur-galur hasil persilangan Situ Bagendit x Kasalath, NIL-C433 pada generasi BC1F1 dan BC2F1 hanya ada

dua kemungkinan komposisi genomnya, yaitu homozigot ke Situ Bagendit atau heterozigot. Tipe genotipe yang homozigot ke tetua donor (Kasalath atau NIL-C433) tidak mungkin ditemukan. Prasetiyono et al. (2012) melaporkan bahwa dengan menggunakan marka Kas19-C2 dan marka Kas30n-1 diketahui galur-galur BC2F3 persilangan Situ Bagendit x Kasalath, NIL-C433 telah terintegrasi

lokusPup1 dengan baik. Berdasarkan marka-marka Kas30n-1, Kas30n-2 dan primer 50 diketahui bahwa lokusPup1 telah terintegrasi dengan baik pada galur-galur persilangan Situ Bagendit x Kasalath BC2F6 (turunan SK) dan persilangan

Situ Bagendit x NIL-C433 BC2F6 (turunan SN), kecuali SK5, SK6, SK7, SK8,

SK9, SK10, SK19 dan SK20 (Lampiran 1 dan 2). Adanya beberapa galur turunan SK yang tidak terintergrasi lokus Pup1 dengan baik disebabkan, 1) galur hasil persilangan tersebut membawa lokus Pup1 tidak secara utuh, atau bagian ujung-ujungnya terpotong, 2) kemungkinan telah terjadi kontaminasi benih BC2F6

dengan benih BC1 atau BC2 pada saat pemanenan (walaupun kemungkinan sangat

kecil).

(31)

16

Penggunaan marka molekuler untuk kegiatan MAB pada penelitian sebelumnya dilakukan hanya sampai generasi BC2F2, dan seleksi generasi

berikutnya dilakukan di lapang/secara visual serta tidak dilakukan lagi analisis molekuler. Setelah empat generasi (BC2F6) dilakukan analisis molekuler lanjutan

hasilnya masih ada variasi alel lokus Pup1, baik berasal dari alel tetua donor (Kasalath atau NIL-C443) ataupun dari tetua pemulih (Situ Bagendit). Peristiwa pindah silang yang terjadi secara acak barangkali telah menggantikan segmen homozigot tetua donor pada generasi BC2F3 menjadi segmen Situ Bagendit, atau

kemungkinan juga bisa terjadi tercampurnya serbuk sari generasi BC2F3 dengan

Situ Bagendit di lapangan, yang selanjutnya terjadi segregasi selama empat generasi. Namun demikian, kalau melihat Gambar 4 kejadian kontaminasi tersebut peluangnya sangat kecil karena background genetik dari individu yang mememiliki lokus Pup1 terpotong-potong sebagian besar telah kembali ke tetua Situ Bagendit, dimana hal ini tidak mungkin terjadi pada kondisi persilangan sendiri dari generasi BC2F3 sampai BC2F6.

Analisis Background Populasi BC2F6

Pemilihan marka SSR yang polimorfik dalam seleksi background sangat penting untuk dilakukan karena genom galur-galur turunan SK dan turunan SN semaksimal mungkin mendekati genom Situ Bagendit. Semakin banyak marka SSR yang polimorfik yang digunakan dalam seleksi background akan semakin besar peluang untuk melihat background genetik yang dimiliki turunan SK dan turunan SN. Sebanyak 276 marka SSR digunakan pada penelitian ini. Namun demikian, hanya 130 (47%) marka SSR yang polimorfik pada turunan SK dan 158 (57%) marka SSR yang polimorfik pada turunan SN. Contoh elektroforegram hasil seleksi background disajikan pada Gambar 3 dan 4.

Persilangan silang balik akan mengembalikan proporsi genom tetua pemulih (resipien) 50% tiap generasi atau (1/2)t setiap t generasi silang balik (Babu et al. 2004). Seleksi persilangan dengan metode konvensional pada generasi BC2

diperoleh proporsi genom tetua pemulih sekitar 82% dan untuk memperoleh proporsi genom pemulih sebesar 99,2% diperlukan silang balik sebanyak 6 generasi (BC6). Seleksi dengan menggunakan marka molekuler proporsi genom

tetua pemulih 87,5% dapat diperoleh generasi BC2 (Babu et al. 2004, Collard et

al. 2005).

200 bp 196 bp 100 bp

Gambar 3. Contoh elektroforegram hasil seleksi background galur-galur BC2F6 hasil

persilangan Situ Bagendit x Kasalath (turunan SK) dengan menggunakan marka RM324 (196 bp) kromosom 2 pada gel poliakrilamid 8%. M=marker (100 bp DNA ladder), K=Kasalath, SB=Situ Bagendit, 1=SK1, 2=SK2....24=SK24

Marka RM1324 RM324KKKKKKK

(32)

17 Pada generasi BC2F6 galur turunan SK rata-rata telah memiliki 90,6%

genom Situ Bagendit, dengan 14 galur telah memiliki genom Situ Bagendit di atas 90% (Tabel 2). Enam diantara keempat belas galur tersebut tidak membawa lokus

Pup1, sehingga hanya ada 8 galur yang telah memiliki lokus Pup1. Kedelapan

galur tersebut, yaitu: SK1, SK2, SK3, SK4, SK13, SK17, SK18 dan SK21. Galur SK2 memiliki proporsi genom Situ Bagendit yang tertinggi (95,7%) dengan proporsi genom Kasalth sebesar 3,2% (Gambar 6). Genom Kasalath pada galur SK2 terdistribusi di kromosom 5, 10 dan 11. Galur SK2 juga memiliki genom yang bersifat heterozigot sebesar 0,1 %, segmen tersebut kemungkinan bisa berubah menjadi homozigot Situ Bagendit pada generasi berikutnya (Prasetiyono 2010).

200 bp 147 bp 100 bp

Gambar 4. Contoh elektroforegram hasil seleksi background galur-galur BC2F6 hasil

persilangan Situ Bagendit x Kasalath (turunan SK) dengan menggunakan marka RM1237 (147 bp) kromosom 2 pada gel poliakrilamid 8%.

M=marker (100 bp DNA ladder), K=Kasalath, SB=Situ Bagendit, 1=SK1,

2=SK2.... 24= SK24

Galur turunan SN rata-rata telah memiliki 89,4% genom Situ Bagendit, dengan sepuluh galur telah memiliki genom Situ Bagendit diatas 90%. Kesepuluh galur tersebut, yaitu SN1, SN2, SN7, SN8, SN9, SN13, SN14, SN15, SN17 dan SN19 (Tabel 2). Galur SN2 memiliki proporsi genom Situ Bagendit yang tertinggi (93,6%) dengan proporsi genom NIL-C433 sebesar 2,4% dan genom yang bersifat heterozigot sebesar 3,7% (Gambar 7). Genom NIL-C433 pada galur SN2 terdistribusi di kromosom 2, 3, 5, 9 dan 10.

Proporsi pengembalian genom ke Situ Bagendit pada galur-galur turunan SK lebih tinggi dibandingkan dengan galur-galur turunan SN, karena Situ Bagendit dan Kasalath termasuk padi Indica, sedangkan NIL-C433 termasuk padi

Japonica (Silitonga 2004, Prasetiyono 2010). Kesamaan genetik antara Situ

Bagendit dengan Kasalath lebih tinggi dibandingkan antara Situ Bagendit dengan NIL-C433, sehingga memungkinkan pengembalian proporsi genom Situ Bagendit lebih cepatdiperoleh dari persilangan silang balik antara Situ Bagendit dengan Kasalath.

Berdasarkan Gambar 5, Gambar 6 dan Gambar 7 terlihat hampir semua individu, baik turunan SK atau turunan SN masih mengandung segmen tetua donor (Kasalath/NIL-C443), walaupun seleksi tersebut telah menggunakan marka molekuler (marka foreground dan background). Hal ini menunjukkan seleksi menggunakan marka molekuler tidak bisa menghilangkan kontaminasi segmen tetua donor pada daerah yang tidak diinginkan. Pengaruh linkage drag masih

Marka RM1237 RM1237KKKKKK

(33)

18

terjadi pada seluruh individu tersebut. Namun demikian, uji lapang hanya menyeleksi tanaman dengan penampilan yang diinginkan dan menunjukkan ekspresi lokusPup1.

Tabel 2. Proporsi pengembalian genom Situ Bagendit pada generasi BC2F6

turunan SK dan SN berdasarkan hasil analisa background menggunakan beberapa marka SSR.

Galur Pemulihan GenomSitu Bagendit (%) Jarak Genetik (cM) Galur Pemulihan Genom Situ Bagendit (%) Jarak Genetik (cM) SK 1 93.7 1440.9 SN1 93.1 1335.3 SK 2 95.7 1471.1 SN2 93.6 1342.1 SK 3 91.2 1402.8 SN3 84.2 1207.9 SK 4 94.9 1459.3 SN4 84.3 1207.2 SK 5 92.4 1421.0 SN5 87.9 1261.0 SK 6 94.3 1456.3 SN6 88.5 1269.6 SK 7 94.9 1459.7 SN7 90.3 1295.0 SK 8 94.2 1448.1 SN8 90.2 1293.6 SK 9 88.0 1353.1 SN9 93.3 1338.0 SK 10 88.7 1364.6 SN10 88.3 1267.0 SK 11 85.7 1318.6 SN11 87.0 1248.1 SK 12 87.9 1351.0 SN12 89.4 1282.1 SK 13 90.6 1393.8 SN13 92.3 1324.3 SK 14 82.2 1264.1 SN14 92.5 1326.4 SK 15 84.3 1295.7 SN15 92.8 1330.8 SK 16 89.0 1368.5 SN16 88.6 1270.5 SK 17 90.4 1389.5 SN17 91.5 1312.0 SK 18 92.6 1424.7 SN18 88.6 1271.0 SK 19 95.6 1469.6 SN19 93.0 1334.4 SK 20 90.5 1391.9 SN20 89.9 1288.9 SK 21 90.8 1396.9 SN21 87.1 1249.7 SK 22 88.0 1353.9 SN22 80.5 1155.0 SK 23 88.8 1365.9 - - - SK 24 89.2 1371.1 - - - Rata-rata 90.6 1393.0 Rata-rata 89.4 1282.3

(34)

19 BC2F6 Situ Bagendit x Kasalath

BC2F6 Situ Bagendit x NIL-C433

Gambar 5. Konstitusi background hasil analisis GGT 2.0 pada populasi BC2F6

= Situ Bagendit = Kasalath/NIL-C443 = Heterozigot = Kosong/tidak ada amplifikasi = Berbeda dengan yang lain , Kr= Kromosom

Gambar 6. Proporsi genom galur SK2 (95,7% genom Situ Bagendit dan 3,2% genom Kasalath).

= Situ Bagendit = Kasalath = Tidak diketahui = Heterozigot , Chrom = Kromosom

Kr1 Kr2 Kr3 Kr4 Kr5 Kr6 Kr7 Kr8 Kr9 Kr10 Kr1 1Kr 12 SK1 SK2 SK3 SK4 SK5 SK6 SK7 SK8 SK9 SK10 SK11 SK12 SK13 SK14 SK15 SK16 SK17 SK18 SK19 SK20 SK21 SK22 SK23 SK24 SN1 SN2 SN3 SN4 SN5 SN6 SN7 SN8 SN9 SN10 SN11 SN12 SN13 SN14 SN15 SN16 SN17 SN18 SN19 SN20 SN21 SN22 Kr1 Kr2 Kr3 Kr4 Kr5 Kr6 Kr7 Kr8 Kr9 Kr10 Kr11 Kr12 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 c M chro m1 R M84 26. 20 R M1 29. 70 R M283 31. 40 R M490 51. 00 R M579 61. 30 R M582 66. 40 R M24 79. 70 R M129 83. 00 R M128 134. 80 R M212 148. 70 R M486 153. 50 R M265 155. 90 chro m2 OSR 17 1. 10 R M211 14. 40 R M324 68. 90 R M262 81. 40 R M341 82. 70 R M263 127. 50 R M526 136. 30 R M208 186. 40 R M207 191. 20 chro m3 R M1332 11. 50 R M7 64. 00 R M232 76. 70 R M1352 145. 60 R M426 157. 80 R M168 171. 20 R M186 188. 20 R M85 231. 00 chro m4 R M551 20. 00 R M1155 58. 90 R M1018 83. 00 R M241 106. 20 R M303 116. 90 R M559 156. 80 chro m5 R M153 0. 00 R M1248 3. 00 R M1089 37. 20 R M1237 67. 50 R M459 93. 70 R M1187 96. 10 R M178 118. 80 R M31 134. 90 R M406 156. 30 chro m6 R M508 0. 00 R M589 3. 20 R M588 7. 40 R M1340 82. 90 R M528 121. 80 R M400 134. 50 chro m7 R M481 3. 20 R M125 24. 80 R M501 34. 00 R M419 42. 10 R M1132 83. 30 R M473C 88. 20 R M420 115. 50 chro m8 R M310 57. 00 R M331 69. 00 R M223 80. 50 R M80 103. 70 R M433 116. 00 R M264 128. 60 chro m9 R M105 32. 10 R M434 57. 70 R M242 73. 30 R M553 76. 70 R M3249 88. 90 chro m10 R M330A 2. 40 R M222 11. 30 R M244 15. 00 R M216 17. 60 R M171 55. 00 R M304 73. 00 R M333 110. 40 R M496 113. 00 R M590 117. 20 chro m11 R M181 0. 00 R M3717 4. 80 R M552 40. 60 R M287 68. 60 R M209 73. 90 R M229 77. 80 R M21 85. 70 R M254 110. 00 chro m12 R M4A 3. 70 R M19 10. 00 R M6998 19. 00 Kas 30n-1 62. 00 R M28102 63. 60 R M519 79. 80 R M1226 109. 20 Leg end . A B D H Ind no:2 [2] -

(35)

20

Gambar 7. Proporsi genom galur SN2 (92,4 % genom Situ Bagendit dan 2,4 % genom NIL-C433).

= Situ Bagendit = NIL-C433 = Tidak diketahui = Heterozigot , Chrom = Kromosom

Simpulan

1. Lokus Pup1telah terintegrasi ke dalam galur-galur hasil persilangan Situ Bagendit x Kasalath dan Situ Bagendit x NIL-C433, walaupun ada beberapa galur(SK5, SK6, SK7, SK8, SK9, SK10, SK19 dan SK20) menunjukkan integrasi yang tidak sempurna

2. Proporsi terbaik genom Situ Bagendit dari turunan SK (galur SK2) mencapai 95,7%, sedangkan proporsi terbaik genom Situ Bagendit dari galur turunan SN (galur SN2) mencapai 93,4%.

Daftar Pustaka

Babu R, Nair SK, Prasanna BM, Gupta HS. 2004. Integrating marker-assisted selection in crop breeding-prospects and challanges. Curr Science 87 (5): 607-619

Chin JH, LU X, Haefele SM, Gamuyao R, Ismail AM, Heuer S. 2010. Development and application of gene-based markers for the major rice QTL Phosphorus uptake 1. Theor. Appl. Genet. 120: 1073-1086

Chin JH, Gamuyao R, Dalid C, Bustaman M, Prasetiyono J, Moeljopawiro S, Wissuwa M, Heuer S. 2011. Developing rice with high yield under phosphorus deficiency: Pup1 sequence to application. Plant Physiol 156: 1202-1216.

Collard BCY, Jahufer MZZ, Brouwer JB, Pang ECK. 2005. An introduction to markers, quantitative trait loci (QTL) mapping and marker-assisted selection for crop improvement: The basic concept. Euphytica 142: 169-196.

Dellaporta SL, Wood J, Hicks JB. 1983. A plant DNA minipreparation: Version II. Plant Mol Biol Rep 1 (4):19-21

Gamuyao R, Chin JH, Tanaka JP, Pesaresi P, Catausan S, Dalid C, Loedin IS, Mendoza EMT, Wissuwa M, and Heuer S. 2012. The protein kinase

0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 c M chro m1 R M490 51. 00 R M575 52. 00 R M579 61. 30 R M581 66. 40 R M129 78. 40 R M24 79. 70 R M5 94. 90 R M128 134. 80 R M486 153. 50 R M265 155. 90 chro m2 R M17 1. 10 R M110 6. 90 R M324 68. 90 R M262 80. 00 R M341 82. 70 R M263 127. 50 R M526 136. 30 R M425 168. 00 R M208 186. 40 chro m3 R M523 11. 00 R M517 42. 90 R M251 79. 10 R M411 131. 50 R M1352 145. 60 R M135 157. 30 R M168 171. 20 R M186 188. 20 R M85 231. 00 chro m4 R M307 0. 00 R M417 56. 20 R M1155 58. 90 R M255 110. 00 R M1272 129. 60 R M348 135. 40 R M559 156. 80 chro m5 R M1248 3. 00 R M13 31. 40 R M1089 37. 20 R M249 66. 00 R M1237 67. 50 R M1187 96. 10 R M161 96. 90 R M274 126. 50 R M480 130. 60 R M31 134. 90 chro m6 R M508 0. 00 R M589 3. 20 R M588 7. 40 R M314 33. 60 R M1340 82. 90 R M162 108. 30 R M528 121. 80 R M340 133. 50 chro m7 0. 0 -1. 00 R M481 3. 20 R M125 24. 80 R M501 30. 10 R M351 75. 00 R M505 78. 60 R M1132 83. 30 R M420 115. 50 chro m8 R M408 0. 50 R M310 57. 00 R M331 69. 00 R M339 72. 20 R M223 80. 50 R M264 128. 60 chro m9 R M434 57. 70 R M242 73. 30 R M553 78. 70 R M3249 88. 90 R M205 114. 70 chro m10 R M222 11. 30 R M216 17. 60 R M1375 42. 70 R M467 46. 80 R M171 55. 00 R M271 59. 40 R M496 113. 00 R M590 117. 20 chrom11 R M286 0. 00 R M3137 4. 80 R M202 54. 00 R M287 68. 60 R M229 77. 80 R M206 102. 90 R M254 110. 00 chro m12 R M4A 5. 20 R M247 12. 80 R M6998 19. 20 R M7003 27. 10 R M179 57. 60 Kas 30n-1 62. 00 R M28102 63. 60 R M519 79. 80 R M1226 109. 20 Lege nd . A B D H Ind no:2 [2] -

Figur

Memperbarui...

Referensi

Memperbarui...

Related subjects :