PEMULIAAN TANAMAN MENYERBUK SENDIRI

PEMULIAAN TANAMAN

MENYERBUK SENDIRI



Tujuan pemuliaan



Dasar genetik tanaman



Keragaman genetik



Metode pemuliaan

Tujuan



Mendapatkan tanaman superior yang

memiliki sifat-sifat unggulan



TUGAS 1 :



_{Cari 10 tanaman menyerbuk sendiri}



_{Cari tujuan pemuliaan pada tanaman}

Keluaran (output) pemuliaan tanaman

menyerbuk sendiri



Mendapatkan tanaman homosigot (galur)

superior yang memiliki sifat-sifat unggulan

(INBRIDA)



Mendapatkan tanaman heterosigot yang

memiliki keunggulan (HIBRIDA)



Mendapatkan populasi yang terdiri dari

galur-galur yang serupa hanya berbeda pada sifat

ketahanan yang dimiliki

Dasar genetik tanaman



Tanaman menyerbuk sendiri sebagian besar

memiliki komposisi genetik HOMOSIGOT



Dari generasi ke generasi memiliki sifat yang

sama



Proses homosigositas pada pasangan alel

heterosigot berlangsung cepat.



Proporsi tanaman homosigot tergantung

Dasar genetik tanaman



Rumus untuk mengetahui proporsi tanaman

homosigot :



{1-(1/2)

m

}

n

dimana m=generasi dan

n=pasangan alel heterosigot



Contoh : n=5 dan m=5, proporsi tanaman

homosigot untuk ke 5 pasangan alel setelah

5 generasi selfing adalah 85%

Tugas 2

1.

Pada sepasang alel heterosigot Aa, berapa

proporsi tanaman homosigot AA setelah

1,2,3,4,5,6 generasi selfing?

2.

Pada 5 pasang alel heterosigot

AaBbCcDdEe, berapa proporsi ke 5 pasang

alel homosigot setelah 1,2,3,4,5,6 generasi

selfing

Keragaman genetik

Pengertian :



Keragaman genetik adalah keragaman yang

disebabkan oleh faktor genetik (diwariskan).



Keragaman yang teramati (fenotip) merupakan

keragaman yang disebabkan oleh faktor genetik

dan lingkungan



Keragaman lingkungan adalah keragaman yang

Keragaman genetik



Keragaman genetik sebagai bahan dasar

dalam kegiatan pemuliaan tanaman menyerbuk

sendiri.



Pusat keragaman genetik (center of origin)



Cara mendapatkan keragaman genetik :

1. Introduksi

2. Koleksi

3. Hibridisasi

4. Mutasi,

Sumber : www.thechileman.org

Tugas 3



Cari pusat keragaman (origin of diversity,

Vavilov) tanaman menyerbuk sendiri (10

tanaman)

Introduksi



Introduksi : mendatangkan tanaman dari

tempat yang berbeda (antar kota atau antar

negara,antar lembaga)



Penanganan varietas introduksi :

1. Bahan tetua (sumber gen)

2. Koleksi

3. Bahan seleksi

Lengkeng lokal var. mutiara poncokusumo (A); lengkeng introduksi var. Itoh (B)

Sumber : balitjestro

Koleksi



Koleksi : kegiatan pengumpulan tanaman

sebagai sumber gen atau keragaman

genetik.



Koleksi tanaman dapat berupa :

1. Varietas liar/kerabat liar

2. Varietas introduksi

3. Varietas lokal

https://www.crops.org

Tugas 4



Cari lembaga-lembaga (dalam atau luar

negeri) yang berhubungan dengan koleksi

tanaman menyerbuk sendiri (10 tanaman)

Hibridisasi



Hibridisasi : persilangan buatan yang dilakukan

antar tanaman dalam satu spesies, antar spesies

dalam satu genus, antar genus atau kerabat

liarnya



Tujuan : mendapatkan kombinasi genetik (sifat)

yang diinginkan dari beberapa tetua.



Cara hibridisasi :

1. Pemilihan tetua (selection)

2. Emaskulasi (emasculation)

3. Penyerbukan (pollination) dan pembungkusan

bunga (bagging)

1. Pemilihan tetua/jumlah tetua

Pemilihan tetua : tergantung pada sifat unggul yang

diinginkan, kualitatif atau kuantitatif.

1.

Sifat kualitatif: lebih mudah diseleksi, gen

sederhana (monogenik). Perbedaan phenotipa =

perbedaan gen pengendali,pengaruh lingkungan

kecil. Diperlukan cukup 1 tetua, Contoh : warna

bunga

2.

Sifat kuantitatif : seleksi tidak mudah dilakukan,

gen kompleks (poligenik),pengaruh lingkungan

besar. Contoh : hasil tanaman. Diperlukan lebih

2. Emaskulasi dan penyerbukan



Emaskulasi : pengambilan kepala sari dari tetua

betina; untuk mencegah masuknya polen sendiri

atau polen asing.

 Perlu mengetahui biologi bunga (morfologi dan saat anthesis)



Cara emaskulasi :

a. Mekanis

b. Fisik

c. Kimia



Penyerbukan (pollinating):



a. pengumpulan polen,



_{perlu mengetahui fertilitas dan viabilitas polen}



b. kesiapan stigma (kepala putik) menerima

polen (receptivitas stigma).



_{Perlu mengetahui kompatibilitas polen-stigma}

2. Emaskulasi dan penyerbukan

brush the anther across the stigma of the seed parent

3. Pembungkusan bunga betina

 Pembungkusan bunga betina dilakukan

sebelum/setelah emaskulasi, menghindari polinator lain ( (serangga)

To protect the flower from unwanted pollen,

Catatan : pembungkusan bunga kadang perlu dilakukan pada

bunga jantan untuk menghindari tercemarnya polen dengan polen yang lain.

4. Pelabelan

 Pelabelan (labeling) : nama/kode tetua, tgl penyerbukan, kode persilangan

a label containing the name of the parents, the letter X (to signify a cross), the name of the pollen parent, and the date of the cross

Tugas 5



1. Cari gambar morfologi bunga tanaman

menyerbuk sendiri (5 tanaman)

a. Saat anthesis (pecahnya kepala sari) dan

masaknya polen dari setiap tanaman (5

tanaman)

b. Receptivitas kepala putik dari setiap

tanaman (5 tanaman)



2. kompatibilitas polen-stigma

Mutasi

 Perubahan genetik yang terjadi pada gen (mutasi gen) atau kromosom (mutasi kromosom)

 Terjadi secara :

1. Alami (mutasi spontan) 2. Buatan (mutasi buatan)  Mutagen:

1. Fisik : Radiasi (sinar X, sinar gamma, sinar neutron, dll) 2. Kimia : (ethylene imine, diethyl sulfate, dimethyl sulfate, N-nitrosoethyl urea, N-nitrosomethyl urea, methal sulfonate, diepoxy butane, ethyleneoxide)

Contoh tanaman hasil

mutasi

Sorghum hasil mutasi

Poliploidi

 Perubahan pada jumlah kromosom (trisomik= 2n+1) atau penggandaan set kromosom (x) (triploid =3X,

tetraploid =4X)

 Penggandaan set kromosom menggunakan kolkhisin  Allopoliploidi : hasil persilangan antar tanaman

berbeda genom,

Contoh : Semangka 3X tanpa biji, berasal dari persilangan semangka 2X dengan 4X

 Autopoliploidi: Penggandaan langsung dengan menggunakan Kolkhisin

Induksi poliploidi pisang secara in vitro telah

menghasilkan beberapa tanaman pisang tetraploid (Mas Madu) dengan daun jatuh, berbeda dibanding yang diploid dengan daun ke atas. Ploidi sudah dikonfirmasi dengan flow

Metode Pemuliaan Tanaman

Menyerbuk Sendiri



Introduksi



Seleksi :

Seleksi massa Seleksi galur



Hibridisasi 

penanganan generasi bersegregasi dengan menggunakan :

 Metode silsilah (pedigree)  Metode curah (bulk)

 Single Seed Descent (SSD)

INTRODUKSI

INTRODUKSI KOLEKSI PLASMA NUTFAH SELEKSI Bahan Tetua Hibridisasi seleksi Varietas Baru Pengujian Varietas Baru Langsung digunakan Sebagai Varietas Baru Pengujian

KOLEKSI

Seleksi massa

Tujuan seleksi massa

1. Untuk memurnikan varietas

pengotoran dari percampuran, persilangan

alami, dan mutasi alami dalam produksi

benih.

2.

Memperbaiki sifat-sifat dalam varietas lokal

Diperoleh varietas unggul yang merupakan

campuran genotipa dengan fenotip yang

seragam.

Pelaksanaan:

a. Dari populasi dasar yang ditanam → dipilih individu-individu

terbaik berdasarkan fenotipe yang sesuai dengan kriteria seleksi b. Biji dari individu terpilih dipanen →di campur

c. Diambil sejumlah biji secara acak → ditanam pada satu petak → Dipilih individu-individu terbaik sesuai dengan kriteria seleksi d. Biji dari individu terpilih dipanen → dicampur

e. Diambil sejumlah biji secara acak → ditanam pada satu petak → dipilih individu-individu terbaik sesuai dengan kriteria seleksi f. Demikian seterusnya sampai diperoleh suatu populasi yang

seragam dengan sifat-sifat sesuai dengan kriteria seleksi yang telah ditentukan

x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x - Populasi Dasar :

x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x Biasanya berupa varietas lokal x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x (landrace)

x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

- Biji dari hasil seleksi generasi Biji Dicampur pertama → dipanen →

dicam-pur

x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x - Biji diambil sebagian secara x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x acak → ditanam → Diseleksi.

x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x - Dst sampai beberapa gene-x gene-x gene-x gene-x gene-x gene-x gene-x gene-x gene-x gene-x gene-x gene-x gene-x gene-x gene-x gene-x gene-x gene-x gene-x gene-x rasi seleksi → Diperoleh

po-pulasi yang seragam dng. si-Biji Dicampur fat yang diinginkan.

Perhatikan cara memilih individu yg diinginkan dst

Bagan Seleksi Massa

a. Menghasilkan varietas yang dapat beradaptasi luas karena lebih dapat menyesuaikan diri terhadap

lingkungan yang beragam

b. Memberikan kestabilan hasil walaupun pada kondisi alam yang beragam

c. Lebih dapat bertahan terhadap kerusakan yang menyeluruh serangan suatu penyakit

Alasan Mengembangkan Varietas Bergalur

Banyak Adalah :

Keterbatasannya

:

a. Kurang menarik dibandingkan dengan varietas yang

berasal dari galur murni (seragam)

b. Lebih sulit untuk memberikan tanda pengenal diri

pada program seleksi benih.

c.

Biasanya memberi hasil lebih rendah dari galur

terbaik dalam campuran.

Galur : Individu-individu yang dikembangkan

melalui penyerbukan sendiri dari tanaman tunggal.

Jika galur tersebut dapat dianggap sudah sebagai

suatu populasi dari genotip tunggal → galur murni

→ populasi seragam karena sudah homosigot.

Seleksi galur murni

Tujuan Seleksi Galur Murni :



Untuk mendapatkan varietas yang dikembangkan

dari individu homosigot superior



Pemilihan berdasarkan fenotip



Keberhasilan tergantung ragam tanaman

homosigot



Hasil seleksi berupa galur murni



Populasi campuran bahan seleksi dapat berupa :

Kelebihan dan kelemahan seleksi galur murni

Kelebihan :

 lebih menarik karena lebih seragam baik genotip maupun fenotip

 Lebih mudah diidentifikasi

 Hasil biasanya lebih tinggi daripada hasil seleksi massa

Kelemahannya :

Tahapan Seleksi galur murni :

a. Tahap Pertama

 Memilih individu-individu terbaik (sesuai dengan yang diinginkan) dari populasi dasar → diadakan penyerbukan sendiri.

b. Tahap Kedua

 Keturunan individu-individu terpilih ditanam terpisah dalam baris-baris untuk diamati/dinilai →

 Penilaian dilakukan beberapa generasi → 7 – 8 generasi.

 Penilaian ditekankan pada :

 galur dengan sifat tertentu yang terbaik  keseragaman dalam galur

c. Tahap ketiga

 Jumlah galur sudah terbatas → diadakan pengujian yang

x x x x x x x x x

x x x x x x x x x Tahap kesatu x x x x x x x x x Dari populasi dasar dipilih

Individu-individu terbaik x x x x x

x x x x x x x x x x

x x x x x Tahap kedua

Terdiri dari 7 – 8 generasi x x x ………..x x x

x x x ………..x x x

x x x ………..x x x Tahap ketiga

x x x ………..x x x Sejumlah galur murni yang baik diuji dengan beberapa ulangan

Bagan Seleksi Galur

Tugas !

1. Pelajari perbedaan antara seleksi masa dan

seleksi galur !

Hibridisasi………

 Untuk menggabungkan sifat dari sepasang atau lebih tetua

 Diawali dengan pemilihan tetua didasarkan atas tujuan program

 Hibridisasi  keragaman genetik  Sepasang tetua

 Lebih sepasang tetua

Metode seleksi terhadap hasil

hibridisasi



Metode silsilah (pedigree)



Metode curah (bulk)

METODE PEDIGREE

 Metode ini disebut pedigree atau silsilah karena dilakukan

pencatatan pada setiap anggota populasi bersegregasi dari hasil persilangan.

 _{Seleksi dilakukan pada karakter yang memiliki heritabilitas}

tinggi

• Seleksi pada famili terbaik, barisan terbaik dan tanaman terbaik.

• Seleksi dapat dilakukan pada generasi F2.

• Famili adalah kelompok galur yang berasal dari satu tanaman terseleksi pada generasi sebelumnya

 Persilangan sepasang tetua homozigot yang berbeda diperoleh F1 seragam

 Biji F1 ditanam disesuaikan dengan kebutuhan pertanaman generasi F2

 Sebagian benih F1 disimpan

 Biji F2 ditanam, jumlah biji yang ditanam tergantung pada banyaknya famili F3 yang akan ditangani biasanya 10 : 1 atau 100 : 1.

 Seleksi dilakukan pada individu terbaik.

 Tanam biji F3. Masing-masing biji dari satu tanaman ditanam dalam barisan. Pada generasi ini terlihat jelas ada perbedaan antar famili.

 Tanaman yang dipilih adalah tanaman yang terbaik pada barisan yang lebih seragam.

 Generasi F4 – F5 generasi ini banyak famili lebih homozigot.

 Seleksi di antara famili, dipilih 2 atau lebih tanaman dari famili terbaik.

 Generasi F6- F7 dilakukan uji daya hasil dengan varietas pembanding

 Generasi F8 dilakukan uji multilokasi (pada beberapa lokasi dan musim)

 Pelepasan varietas dan perbanyakan benih sebar.

Tahapan seleksi Pedigree

Tetua A x Tetua B F1

F2

Baris-baris keturunan dari satu tanaman

Ditanam dalam barisan berjarak lebar

F3 Seleksi tanaman tunggal

Seleksi tanaman tunggal

F4-F5 Baris-baris keturunan dari

satu tanaman

F6- F7 Uji Daya hasil pendahuluan

F8-F12 _{Uji multilokasi}

Kelebihan Metode Pedigree



Hanya keturunan-keturunan unggul yang

dilanjutkan pada generasi selanjutnya, Tanaman

yang jelek dibuang



Seleksi tiap generasi, sehingga tanaman tidak

terlalu banyak



Menghemat lahan, karena jumlah tanaman tiap

generasi semakin sedikit

Kekurangan Metode Pedigree



Tiap generasi persilangan harus dilakukan

pencatatan misal (sifat morfologi, ketahanan

hama dan penyakit, umur panen dll),

sehingga perlu banyak catatan dan pekerjaan



Kemungkinan ada galur terbuang pada

METODE CURAH (BULK)

 Merupakan metode untuk membentuk galur homozigot dari populasi bersegregasi melalui selfing selama

beberapa generasi tanpa seleksi.

 Seleksi ditunda sampai generasi lanjut biasanya pada generasi F5 dan F6. Dari generasi F1 s/d F4 benih

ditanam secara massa (bulk)

 Pada generasi tersebut adanya seleksi alami

 Seleksi untuk karakter dengan heritabilitas rendah sampai sedang

Tahapan Seleksi Curah (Bulk)

Tetua A x Tetua B F1

F2- F4

Menanam F1 dalam Rumah Kaca

Populasi Bulk ditanam dilapang Seleksi tanaman tunggal

Seleksi pada baris (famili) terbaik

F5

F6

F7 _{Ditanam dalam jarak rapat}

F8 Uji daya hasil pendahuluan

dengan varietas pembanding F9

Uji Multilokasi

Kelebihan seleksi bulk

 Relatif murah dan sederhana untuk memelihara populasi bersegregasi.

 Generasi F1 – F4 pekerjaan tidak terlalu berat, karena pada generasi tersebut tidak ada seleksi.

 Ekonomis untuk tanaman berumur pendek dan jarak tanam sempit seperti padi, gandum dll.

 Tanaman yang baik tidak terbuang, karena tidak dilakukan seleksi pada generasi awal.

 Beberapa generasi dapat dilakukan pada tahun sama

Kekurangan metode bulk

 Silsilah galur tidak tercatat sejak awal

 Seleksi alam pada generasi awal dapat menghilangkan genotipe-genotipe yang baik

 Jumlah tanaman pada generasi lanjut sangat banyak sehingga memerlukan lahan yang luas.

Tugas :

Apa persamaan metode seleksipedigree dan

bulk?

Apa berbedaan antara seleksipedigree dan

bulk?

METODE SSD



Metode ini banyak diterapkan pada tanaman

berpolong



Pada metode ini panen dilakukan satu biji dari

setiap tanaman, mulai F2 – F5, kemudian setiap

biji tersebut dicampur untuk ditanam pada

Tahapan Seleksi SSD

Tetua A x Tetua B Bulk

F1

F2- F4 Ambil secara acak 1 biji dari

1 tanaman

F5 Seleksi tanaman terbaik

F6 _{Barisan tanaman tunggal}

F7 Uji daya hasil pendahuluan

F8-F10 Uji multilokasi

Kelebihan Metode SSD

 Keperluan lahan sempit

 Waktu dan tenaga yang diperlukan saat panen lebih sedikit

 Pencatatan dan pengamatan jauh lebih sederhana  Seleksi untuk sifat yang heritabilitas tinggi dapat

dikerjakan lebih efektif.

 Dimungkinkan menanam sejumlah generasi melalui pengendalian lingkungan misal dalam rumah kaca.

Kekurangan metode SSD

 Seleksi untuk karakter-karakter yang heritabilitasnya rendah tidak efisien, misal hasil

 Identitas tanaman unggul F2 tidak diketahui

 Bila seleksi pada awal generasi tidak tajam dalam pengamatan, dapat mengakibatkan hilangnya

Bulk

50-100 tanaman

A X B

Gambar 3. Bagan metode single seed descent (SSD). (Sumber : Poehlman, 1979). F ₁ F ₂ F ₃ F ₄ F ₅ F ₆ F ₇ F _{8 – F} 12 Pertanaman barisan 300 – 500 galur (10%)

Uji daya hasil

30-50 galur (10%)

Seleksi tanaman superior

3000 – 5000 galur Pertanaman tunggal 2000 – 3000 galur Pertanaman tunggal 2000 – 3000 galur Pertanaman tunggal 2000 – 3000 galur Pertanaman tunggal 2000 – 3000 galur

Single Seed Descent Method

Action

Grow F1 plants, harvest all F2 seeds per plant

Grow F2 population, harvest one seed per plant

Grow F3 population, harvest one seed per plant

Grow F4 population, harvest one seed per plant

Space-plant to grow F5,

select best single plants Grow F5-derived plant rows In the F6 generation (F5:6)

Yield Test in F7 (F5:7 rows) Yield Test in F8 (F5:8 rows)

Yield Test in F9 (F5:9 rows) Large-scale seed increase for

variety release

Metode Silang Balik

(Back Cross)

 Silang Balik : persilangan antara keturunan dengan salah satu tetuanya.

 Kegunaan : untuk memperbaiki suatu sifat yang

dikendalikan oleh gen tunggal dari varietas unggul pada tanaman menyerbuk sendiri.

 Perbaikan sifat kuantitatif melalui silang balik → sulit dicapai.

 Masalah yang paling besar dalam pelaksanaan Metode Silang Balik adalah adanya pautan atau “linkage” antara gen atau allel yang diinginkan dengan allel yang tidak diinginkan / jelek.

 Galur pendonor gen (alel) → Tetua Donor (=Donor Parent)  Galur yang menerima → Tetua Penerima (=Recipient

Tahapan Metode Silang Balik

 Persilangan pertama antara tetua penerima

(Resipien=Recurrent=R) dengan tetua pemberi (Donor=D) menghasilkan F1

 Silang balik pertama, F1 disilangkan dengan R untuk mendapatkan populasi BC1. (F1 sebagai betina dan R sebagai tetua jantan)

 Silang balik kedua, BC1 disilangkan dengan tetua R untuk

mendapatkan BC2. Tetua BC1 sebagai betina dan R sebagai tetua jantan.

 Silang balik ketiga, BC2 disilangkan dengan tetua R untuk

mendapatkan BC3. Tetua BC2 sebagai betina dan R sebagai tetua jantan.

 Silang balik keempat, BC3 disilangkan dengan tetua R untuk mendapatkan BC4. Tetua BC3 sebagai betina dan R sebagai tetua jantan.

Tahapan Metode Silang Balik



Pada akhir kegiatan, BC4 dikawinkan sendiri

sehingga terjadi segregasi dan diseleksi

untuk mendapatkan galur harapan baru

SKEMA METODE SILANG BALIK

Persilangan tetua HS / MLG 15151

Silang balik pertama F1 / HS  50%

Silang balik ke dua BC1 / HS  75% Silang balik ke tiga BC2 / HS 87,5%

i

Silang balik ke empat BC3 / HS 93,75

BC4

Dimana :

HS : resipien (penerima) MLG 15151 : donor

Persyaratan yang harus dipenuhi dalam

program silang balik

 Tersedianya tetua timbal-balik yang sesuai

 Sifat-sifat yang dipindahkan dari tetua penyumbang masih mungkin dipelihara dengan intensitas yang

tidak berkurang walaupun mengalami beberapa kali persilangan balik

 Untuk mendekati kemiripan sifat-sifat tetua timbal balik, kecuali sifat yang diperbaiki tetap serupa

dengan tetua penyumbang (tetua donor), diperlukan banyak persilangan balik

X

Single Gene Transfer :

Linkage Drag with Traditional Backcross Breeding

Donor

variety

Resistance

Gene

Commercial

Variety

New Variety

Prosedur silang balik

(i) Musim pertama



Recurrent Parent (RP) disilangkan dengan

Donor Parent (DP) → menghasilkan generasi

F1.

(ii) Musim kedua



F1 x RP → BC1F1

(iii) Benih BC₁F₁ ditanam

 x x x x x x x x x x x x x Tanamanan terpilih dari

 x x x x BC₁F₁ x x x x populasi BC₁F₁ yg mengan- x x x x x x x x x x x x x dung sifat yg diinginkan

 x x x x x x x x x x x x x dibiarkan menyerbuk sendiri ↓

Benih BC₁F₂ (iv) Benih BC₁F₂ ditanam

 x x x x x x x x x x x x x BC₁F₂ terpilih→ menyerbuk send  x x x x x x F₂ x x x x x ↓

 x x x x x x x x x x x x x Benih BC₁F₃  x x x x x x x x x x x x x

(iv) Benih BC₁F₃ ditanam ↓

 x x x x x x x x x x x x x BC₁F₃ terpilih x RP  x x x x x x F₃ x x x x x ↓

 x x x x x x x x x x x x x Benih BC₂F₃  x x x x x x x x x x x x x

(v) Benih BC₂F₃ ditanam Tanaman terpilih yg mengan  x x x x x x x x x x x x x x dung yg diinginkan dan fe- x x x x x BC₂F₃ x x x x x notipnya mendekati RP di- x x x x x x x x x x x x x x silang balik dengan RP →  x x x x x x x x x x x x x x BC₂F₃ x RP

 ↓

 BC₃F₃

(vi) Demikian seterusnya dilakukan silang balik ke empat, lima dan enam secara berturut-turut

BC₃F₃ x RP ↓

BC₄F₃ x RP

 ↓

(

vii) BC

₆

F

₃

→ Penyerbukan sendiri → BC

₆

F

₄

(viii) Galur-galur homosigot untuk sifat yang diinginkan

dari tetua donor (DP) dan memiliki kemiripan dengan tetua penerima (RP) benihnya disatukan

→ diperbanyak →