KAJIAN GENETIK DAN SELEKSI GENOTIPE S5 KACANG HIJAU (Vigna radiata) MENUJU KULTIVAR BERDAYA HASIL TINGGI DAN SEREMPAK
PANEN
Genetic Study and Selection on S5 Mungbean (Vigna radiata) Genotypes for High Yielding and Concurrently Harvesting Cultivars
Oleh:
S.H. Sutjahjo1), Rustikawati2), A.W. Sandhi S.G.3)
1) Departemen Agronomi dan Hortikultura, Faperta IPB (surjonohadisutjahjo@yahoo.com)
2) Jurusan Budidaya Pertanian, Faperta UNIB
3) Mahasiswa Departemen Agronomi dan Hortikultura, Faperta IPB
ABSTRAK
Tujuan penelitian ini adalah untuk melakukan studi genetik (pendugaan nilai heritabilitas, variabilitas genetik, dan korelasi genetik), dan untuk melakukan seleksi indeks menuju pengembangan kultivar berdaya hasil tinggi dan panen serempak. Tiga puluh empat genotipe kacang hijau ditanam dalam rancangan acak kelompok dengan tiga ulangan. Hasilnya menunjukkan bahwa buku total memiliki nilai duga heritabilitas tinggi, dua belas karater lainnya memiliki nilai duga heritabilitas sedang hingga rendah. Total buku menunjukkan variabilitas genetik luas. Tinggi tanaman, jumlah polong total, bobot polong, dan rasio bobot biji terhadap polong menunjukkan korelasi genetik yang kuat terhadap hasil, dengan koefisien korelasi genetik berturut-tutur sebesar 0.672, 0.455, 0.912, dan 0.680. Genotipe 8, 14, betet, 1, dan 24 menunjukkan nilai indeks seleksi yang lebih tinggi dibandingkan genotipe yang lain, dan karena itu genotipe tersebut direkomendasikan untuk pengembangan selanjutnya.
Kata kunci: kacang hijau, studi genetik, seleksi indeks
ABSTRACT
The objectives of this research were to do genetic study (heritability estimation, genetic variability, and genetic correlation) and to do index selection for developing high yielding and concurrently harvesting cultivars. Thirty four mungbean genotypes were grown in a randomized complete block design with three replications. The result showed that total node had high heritability values and 12 other characters had moderate to low heritability values. Total node showed broad genetic variability. Plant height, total pod, pod weight, and ratio seed to pod weight showed strong genetic correlation with the yield; with genetic coefficient correlation of 0.672, 0.455, 0.912, and 0.680 respectively. Genotype 8, 14, Betet, 1, and 24 showed better selection index value than other genotypes, and, therefore, they were recommended for further development.
PENDAHULUAN
Proses seleksi dalam pemuliaan kacang hijau pada umumnya langsung diarahkan kepada homozigositas. Seleksi beberapa sifat yang dikehendaki dari individu dapat dilakukan dengan metode seleksi indeks. Dengan didapatkannya nilai seleksi indeks maka identifikasi genotipe yang potensial untuk dikembangkan dapat dilakukan.
Nilai heritabilitas merupakan pernyataan kuantitatif peranan faktor keturunan dibanding faktor lingkungan dalam memberikan pengaruh pada penampilan akhir sifat fenotipe yang bersangkutan (Poespodarsono, 1988). Seleksi terhadap karakter yang memiliki duga heritabilitas tinggi akan lebih efektif dibandingkan terhadap karekter dengan heritabilitas rendah. Nilai duga kemajuan genetik perlu diketahui untuk melihat seberapa besar keberhasilan yang dicapai dalam rangka program pengembangan perbaikan sifat genetik. Tanpa adanya keragaman genetik program pemuliaan tidak dapat berjalan dengan baik. Keragaman genetik pada masing-masing karakter agronomi kacang hijau dapat dibandingkan dalam koefisien keragaman genetik (KKg).
Sifat hasil merupakan sifat kuantitatif yang kompleks, yang sangat dipengaruhi oleh lingkungan, sedangkan sifat-sifat komponen hasil merupakan sifat kuantitatif yang relatif lebih tidak dipengaruhi lingkungan dibandingkan dengan sifat asli (Gupta dan Singh, 1969). Pendugaan korelasi genotipik dan fenotipik berguna dalam perencanaan dan evaluasi di dalam program-program pemuliaan tanaman. Korelasi antara sifat penting dan yang kurang penting berguna sebagai indikator bagi satu atau beberapa
sifat lain yang lebih penting (Johnson et al., 1955).
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari genetika karakter vegetatif dan generatif serta melakukan seleksi terhadap generasi turunan ke-5 menuju terbentuknya kultivar kacang hijau berdaya hasil tinggi dan panen serempak.
METODE PENELITIAN
Percobaan dilakukan menggunakan Rancangan Acak Kelompok Lengkap (RAKL) dengan tiga ulangan. Sebagai perlakuan adalah 34 genotipe kacang hijau, terdiri atas 29 genotipe S5 koleksi Laboratorium Pemuliaan Tanaman dan Teknologi Benih IPB dan lima kultivar nasional, yaitu Sriti Merah, Bakti 168, Betet, Sriti Hijau, dan Merpati. Penelitian ini dilaksanakan sejak Maret 2006 hingga Juli 2006, berlokasi di Kebun Percobaan IPB Leuwikopo Bogor. Karakter yang diamati meliputi bagian vegetatif tanaman (tinggi tanaman, jumlah buku, jumlah daun trifoliate, bobot brangkasan kering), bagian generatif tanaman (umur tanaman berbunga, umur panen, selang panen), serta kualitas dan produksi buah (warna polong, bentuk biji, warna biji, kilap biji, panjang polong, jumlah polong, bobot polong tiap tanaman , bobot biji per tanaman, rasio bobot biji terhadap bobot polong, dan bobot 1000 butir).
Nilai duga heritabilitas (h2) dihitung dengan rumus heritabilitas dalam arti luas berdasarkan Poehlman (1995). Pendugaan heritabilitas diturunkan dari sidik ragam Rancangan Kelompok Lengkap Teracak, dengan rumus sebagai berikut sebagai berikut: (2
r
h2bs = heritabilitas arti luas
Nilai kemajuan genetik harapan diduga dengan menggunakan rumus menurut Falconer (1989) :
KGH = i. h2. σP
Ukuran variabilitas genetik dapat dinyatakan dalam koefisien keragaman genetik (KKg), seperti tampak dalam
Kriteria variabilitas genetik suatu karakter ditentukan berdasarkan perhitungan standard error ragam genotipik menurut rumus Anderson dan Brancoft (1987) dalam Rizal (2005) :
σσ2G =
Variabilitas genetik dikatakan luas apabila σ2G≥ 2 σσ2G dan dikatakan sempit
apabila σ2G < 2 σσ 2
G (Prinaria et al.,
1995).
Komponen kovarians antara satu sifat dengan sifat lainnya diperoleh melalui rumus :
CovG = (KTGxy – KTExy)/r
CovP = CovG + (KTExy/r)
Koefisien korelasi fenotipik (rP(xy)) dan koefisien korelasi genetik
(rG(xy)) antara sembarang sifat ke-x dan y
diduga dengan rumus :
(rP(xy)) = genotipe dari yang tertinggi hingga yang terendah digunakan metode seleksi indeks (Falconer, 1964) dengan model yang digunakan :
I = b1P1 + b2P2 + ... , dimana:
I = Nilai seleksi indeks total suatu genotipe
b = Faktor pembobot masing-masing karakter
P = Nilai fenotipe yang telah
distandarisasi dari suatu karakter yang diamati
HASIL DAN PEMBAHASAN
Nilai duga heritabilitas arti luas karakter yang diamati berkisar antara -64.19 – 51.04 (Tabel 1). Heritabilitas tinggi terdapat pada karakter jumlah buku. Nilai heritabilitas yang tinggi tersebut menunjukkan bahwa pengaruh faktor genetik lebih besar terhadap penampilan fenotipik dibandingkan dengan pengaruh lingkungan. Karakter-karakter yang mempunyai nilai heritabilitas sedang adalah tinggi tanaman, bobot brangkasan kering, jumlah polong, bobot polong tiap tanaman, dan bobot biji per tanaman, sedangkan karakter-karakter dengan nilai heritabilitas rendah adalah jumlah daun
trifoliate, panjang polong, umur tanaman berbunga, umur panen, bobot 1000 butir, rasio bobot polong per bobot biji, dan selang panen. Karakter yang memiliki nilai heritabilitas rendah disebabkan oleh pengaruh lingkungan yang lebih dominan terhadap fenotipiknya dibandingkan pengaruh genetiknya.
Nilai duga kemajuan genetik perlu diketahui untuk melihat seberapa besar keberhasilan yang dicapai dalam rangka program pengembangan perbaikan sifat genetik. Konsep kemajuan genetik didasarkan pada perubahan dalam rata-rata penampilan populasi yang dicapai suatu populasi dalam setiap siklus seleksi. Nilai kemajuan genetik
mencerminkan besarnya kemajuan
perbaikan karakter yang dapat dicapai bila dilakukan seleksi. Tingginya
kemajuan genetik dalam suatu
lingkungan mengindikasikan bahwa lingkungan tersebut cukup mendukung penampilan faktor genetik. Persentase kemajuan genetik harapan adalah tolak ukur dalam persen dari pergeseran nilai
tengah populasi dari kondisi populasi awal sampai kodisi setelah dilakukan seleksi. Nilai KGH dapat dijadikan petunjuk dalam menentukan program seleksi. Apabila nilai KGH tinggi berarti ada peluang untuk memperbaiki suatu karakter melalui seleksi. Sebaliknya, jika nilai KGH rendah maka kegiatan seleksi diduga akan sulit memberikan hasil yang diharapkan. Hal ini disebabkan lambatnya pencapaian perbaikan karakter yang diseleksi. Nilai duga persentase kemajuan genetik harapan disajikan pada Tabel 1.
Persentase kemajuan genetik yang tergolong cukup tinggi terdapat pada karakter jumlah buku (7.655%), jumlah polong (4.553%), dan bobot biji per tanaman (6.637%), sedangkan karakter yang memiliki persentase kemajuan genetik tinggi adalah tinggi tanaman (12.149%), bobot brangkasan kering (23.931%) dan bobot polong tiap tanaman (13.021%), artinya jika dilakukan seleksi berikutnya pada generasi S6 maka kemajuan genetik yang akan diperoleh diharapkan sebesar 7.655% pada jumlah buku, 4.553% pada jumlah polong, 6.637% pada bobot biji per tanaman, 12.149% pada tinggi
tanaman, 23.931% pada bobot
brangkasan kering, dan 13.021% pada bobot polong tiap tanaman. Karakter yang memiliki persentase kemajuan genetik rendah adalah jumlah daun
Keragaman genetik pada masing-masing karakter agronomi kacang hijau dapat dibandingkan dalam koefisien keragaman genetik (KKg). Nilai KKg tidak dapat ditentukan pada karakter yang memiliki nilai ragam genetik negatif. Karakter dengan nilai koefisien
keragaman genetik yang tidak
terdefinisikan menunjukkan keragaman genetik yang ada pada karakter tersebut sangat rendah.
Tabel 1 menunjukkkan bahwa nilai koefisien keragaman genetik tertinggi terdapat pada karakter bobot brangkasan kering (21.47) dan terendah pada umur tanaman berbunga (1.67). Karakter jumlah buku memiliki nilai koefisien keragaman genetik (KKg) sebesar 6.08%. Karakter tinggi tanaman, bobot brangkasan kering, jumlah polong tiap tanaman, bobot polong, bobot biji per tanaman, umur tanaman berbunga, bobot 1000 butir, rasio bobot polong per bobot biji mempunyai nilai koefisien keragaman genetik berturut-turut sebesar yaitu 10.98 %, 21.47%, 5.13%, 13.23%,
6.96%, 1.60%, 3.78%, 2.73%. Nilai KKg kedelapan karakter yang diuji tergolong sempit (Tabel 2). Hal ini menunjukkan bahwa seleksi terhadap kedelapan karakter tersebut sudah tidak efektif. Karakter jumlah buku memiliki nilai KKg yang termasuk dalam kriteria luas sehingga seleksi pada karakter ini akan efisien dan efektif karena mempunyai keragaman genetik yang luas dan nilai duga heritabilitas yang tinggi. Variabilitas genetik sempit menandakan rendahnya keragaman genetik pada karakter tersebut.
Menurut Falconer (1964), faktor genetik yang menyebabkan korelasi terutama karena adanya pleitropi, yaitu suatu alel yang dapat mempengaruhi ekspresi beberapa karakter. Adanya korelasi genetik yang nyata antara karakter hasil dengan komponen hasil lainnya sangat memudahkan bagi program seleksi, yaitu untuk mengukur atau mengamati karakter yang sukar diseleksi pada generasi awal.
Tabel 1. Nilai Duga Heritabilitas (h2bs), Persentase Kemajuan Genetik Harapan (%KGH),
Koefisien Korelasi Genetik (KKg)
Karakter h2
bs (%) KGH (%) KKg (%)
Tinggi tanaman 39.50 12.149 10.98
Jumlah daun trifoliate -19.04 0.000 ~
Jumlah buku 51.04 7.655 6.08
Bobot brangkasan kering 40.05 23.931 21.47
Jumlah polong 27.00 4.553 5.13
Panjang polong -19.89 0.000 ~
Bobot polong tiap tanaman 31.23 13.021 13.23
Bobot biji per tanaman 31.17 6.637 6.96
Umur tanaman berbunga 16.78 1.156 1.60
Umur panen -6.00 0.000 ~
Bobot 1000 butir 5.69 1.586 3.78
Rasio bobot polong per bobot biji 4.00 0.997 2.73
Selang panen -64.19 0.000 ~
Tabel 2. Nilai Duga Variabilitas Genetik Genotipe S5 Kacang Hijau
Karakter σ2G 2σσ2G Variabilitas Genetik
Tinggi tanaman 65681.813 87099.554 Sempit
Jumlah daun trifoliate -0.354 1.182 ~
Jumlah buku 0.245 0.244 Luas
Bobot brangkasan kering 1.458 1.904 Sempit
Jumlah polong tiap tanaman 0.019 0.04 Sempit
Panjang polong -0.038 0.122 ~
Bobot polong 0.59 1.012 Sempit
Bobot biji per tanaman 0.019 0.034 Sempit
Umur tanaman berbunga 0.406 1.356 Sempit
Umur panen -0.002 0.018 ~
Bobot 1000 butir 17826.173 182524.618 Sempit
Rasio bobot polong per bobot biji 0.0004 0.006 Sempit
Selang panen -30112.831 35278.78 ~
Keterangan : ~ = Nilai tidak terdefinisikan
Tabel 3. Koefisien Korelasi Genetik (rG) dan Fenotipik (rP) Beberapa Karakter
Agronomi Terhadap Hasil
rG rP
Tinggi tanaman 0.672** 0.536**
Jumlah daun trifoliate ~ 518.925**
Jumlah buku 0.062 tn 0.500tn
Bobot brangkasan kering 1.123 tn 0.735**
Jumlah polong 0.455** 0.599**
Panjang polong ~ 0.326*
Bobot polong tiap tanaman 0.912** 0.845**
Umur tanaman berbunga 0.793 tn 0.542**
Umur panen ~ 0.575tn
Bobot 1000 butir 1.708 tn 0.409tn
Rasio bobot polong per bobot biji 0.680 tn 0.451**
Selang panen ~ 1.008tn
Karakter Koefisien Korelasi
Tabel 4. Nilai Seleksi Indeks Karakter Genotipe S5 Kacang Hijau
Tinggi Tanaman
Jumlah Buku
Bobot Brangkasan Kering
Bobot Biji per
tanaman Selang Panen
G1 1.1 0.02 0.7 0.68 -0.16 5.93
G2 -0.25 0.85 -0.52 -0.02 0.29 0.04
G3 -0.68 -0.64 -0.46 -1.07 0.29 -8.96
Sriti merah 0.19 -0.42 0.54 0.29 -0.02 1.25
Bakti 168 1.5 -0.09 1.18 0.83 1.06 2.66
G6 -0.25 0.94 -0.24 -0.08 -0.09 2.12
G7 -0.88 -0.64 -0.54 -0.58 -0.41 -4.58
G8 0.88 1.85 0.77 -0.4 -0.94 10.12
G9 -1.31 -0.53 -1 -0.67 0.29 -8.76
G10 1.05 1.13 0.1 -0.37 0.36 1.71
G11 -0.41 -0.75 0.37 0.19 0.29 -2.33
G12 -0.25 -1.14 -0.32 -0.46 -0.45 -4.39
G13 -0.83 -0.39 -0.41 0.3 -0.36 -0.22
G14 0.32 0.97 1.21 1.25 0.68 7.93
G15 -0.12 0.58 -0.1 -0.23 0.36 -0.97
G16 0.05 1.24 0.03 -0.52 -0.66 4.37
G17 -0.63 0.02 -0.07 -0.49 -0.02 -2.56
G18 -0.76 -0.26 -0.87 -0.37 -0.27 -3.68
G19 0.18 0.52 0.41 0.63 0.29 3.9
G20 -0.29 0.8 -0.51 -0.62 1.06 -5.64
Merpati 0.25 -1.36 0.03 -0.12 -0.45 -2.47
G22 0.38 -0.03 0.37 -0.38 -0.41 1.13
G23 -0.86 0.97 -0.6 -0.19 -0.41 1.72
G24 0.29 -0.73 0.63 0.54 -1.04 5.69
G25 -0.3 -0.48 -0.93 -0.93 0.36 -8.75
G26 -0.15 -0.48 0.03 0.2 -0.09 -0.36
Sriti hijau 0.87 -0.14 1.64 0.82 0.68 4.3
G28 0.26 -0.03 0.09 0.79 -0.02 3.58
G29 -0.09 0.13 0.15 0.13 -0.02 1.23
Betet -0.04 -0.2 0.99 1.28 -0.09 6.83
G31 0.98 -0.48 -0.34 0.77 -0.34 3.32
G32 -0.48 -0.31 -0.54 -0.31 -0.02 -3.63
G33 0.14 -0.09 -0.53 -0.35 -0.02 -2.49
G34 0.12 -1.26 -0.96 -0.35 -0.55 -2.27
Genotipe
Nilai fenotipe yang telah distandarisasi dari suatu karakter yang diamati
Nilai Indeks
Keterangan : G = Genotipe
Karakter yang digunakan dalam perhitungan seleksi indeks menurut Jensen (1988) tergantung pada heritabilitas dan nilai ekonomis karakter
Tinggi tanaman, jumlah buku, bobot brangkasan kering digunakan dalam perhitungan seleksi indeks berdasarkan atas hasil uji-F, dimana jumlah buku berbeda sangat nyata pada taraf 1%, tinggi tanaman dan bobot brangkasan kering berbeda nyata pada taraf 5% sehingga seleksi pada ketiga karakter tersebut efektif. Bobot biji pertanaman dan selang panen sebagai kriteria seleksi berdasarkan atas tujuan penelitian memperoleh varietas berdaya hasil tinggi dan serempak panen. Bobot biji (hasil) serta selang panen merupakan karakter yang memiliki nilai ekonomis tinggi. Pemberian bobot didasarkan pada tujuan seleksi dan nilai ekonomis masing-masing karakter (Poespodarsono, 1988). Selang panen diberi bobot negatif empat karena karakter ini penting dan merupakan tujuan seleksi yaitu
memperoleh genotipe dengan
keserempakan panen. Bobot biji per tanaman diberi bobot empat karena merupakan salah satu tujuan seleksi, yaitu mendapatkan genotipe berdaya hasil tinggi serta memiliki nilai ekonomis tinggi, sehingga diperoleh model sebagai berikut;
I = 1TinggiTanaman + 3JumlahBuku +
2BobotBrangkasanKering +
4BobotBiji – 4SelangPanen
Tabel 4 memperlihatkan informasi lima genotipe yang memiliki nilai seleksi indeks diatas lima, yaitu G8, G14, Betet, G1, dan G24 dengan nilai seleksi indeks berturut-turut sebesar 10.12, 7.93, 6.83, 6.9, dan 5.93.
Nilai seleksi indeks yang tinggi pada G8 dipengaruhi oleh nilai tengah untuk karakter selang panen genotipe tersebut, yaitu sebesar 28.0 (Tabel 5). G14 memiliki nilai tengah untuk karakter
tertinggi untuk karakter bobot biji terdapat pada Betet sebesar 6.29 yang mempengaruhi tingginya nilai seleksi indeks varietas tersebut. G1 memiliki nilai tengah untuk karakter bobot biji sebesar 5.10. G24 memiliki nilai tengah untuk karakter selang panen sebesar 28.0.
KESIMPULAN
Karakter jumlah buku memiliki nilai heritabilitas arti luas tinggi, yaitu sebesar 51%. Nilai heritabilitas arti luas karakter agronomi lainnya tergolong rendah hingga sedang. Karakter yang memiliki nilai duga heritabilitas rendah, memiliki nilai persentase kemajuan genetik harapan yang rendah juga. Pada pendugaan nilai variabilitas genotipik, karakter jumlah buku memiliki nilai duga variabilitas genotipik luas sedangkan karakter agronomi lainnya memiliki nilai duga variabilitas genotipik sempit. Karakter tinggi tanaman, jumlah polong, bobot polong tiap tanaman, dan rasio bobot polong per bobot biji berkorelasi genetik dan fenotipik sangat nyata terhadap hasil. Terdapat lima genotipe F5 yang memiliki nilai indeks seleksi tertinggi, yaitu G8, G14, Betet, G1, dan G24.
DAFTAR PUSTAKA
Falconer, D. S. 1964. Introduction to Quantitative Genetics. The Ronald Press, New York.
Gupta, M. P., and R. B. Singh. 1969. Variability and correlation studies in greengram (Phaseolus aureus
Jensen, N. F. 1988. Plant Breeding Methodology. John Wiley and Sons, Inc. Canada. 676 p.
Johnson, H. W., H. F. Robinson, and R. E. Comstock. 1955. Genotypic correlation in soybean and their implication in selection. Agronomy Journal (47): 477-483.
Poehlman, J.M. and D. A. Sleper. 1995.
Breeding Field Crops. 4th Ed. IOWA State University Press, Ames, IOWA.
Poespodarsono, S. 1988. Dasar-dasar Ilmu Pemuliaan Tanaman. Pusat Antar Universitas. Institut Pertanian Bogor. Bogor.
Prinaria, A., A. Baihaki, R.
Setiamihardja, A. A. Daradjat. 1995. Variabilitas genetik dan heritabilitas karakter-karakter biomassa 53 genotipe kedelai.
Zuriat. 6(2):88-92.
Rizal, M. T. T. 2005. Pendugaan Nilai Heritabilitas dan Evaluasi Kemajuan Genetik Beberapa Karakter Penting pada Populasi Jagung BSKN(5)C1-H5C3(A).
Skripsi. Departemen Budidaya Pertanian. Fakultas Pertanian. Institut Pertanian Bogor.
