1
UJI DAYA HASIL GENOTIPE MUTAN TANAMAN KEDELAI (M7) (Glycine max L. Merrill) BERDASARKAN KARAKTER PRODUKSI
TINGGI DAN KETAHANAN TERHADAP PENYAKIT BUSUK PANGKAL BATANG (Athelia rolfsii Curzi)
T E S I S
OLEH :
DHIAN PERTIWI (177001003)
AGROTEKNOLOGI
PASCA SARJANA AGROTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2021
3 Telah diuji pada
Tanggal : 09 November 2021
Panitia Penguji Tesis
Ketua : Dr. Diana Sofia Hanafiah SP, MP Anggota : 1. Irda Safni, SP, MCP, Ph.D
2. Ir. Yaya Hasanah, MP
3. Ir. Revandy I.M. Damanik, M.Si, M.Sc., Ph.D
4
LEMBAR PERNYATAAN Judul Tesis
Uji Daya Hasil Genotipe Mutan Tanaman Kedelai (M7) (Glycine max L. Merill)
Berdasarkan Karakter Produksi Tinggi dan Ketahanan Terhadap Penyakit Busuk Pangkal Batang (Athelia rolfsii Curzi)
Dengan ini penulis menyatakan bahwa Tesis ini disusun sebagai syarat untuk memperoleh gelas Magister Agroteknologi pada Program Studi Magister Agroteknologi Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara adalah benar hasil karya penulis sendiri.
Adapun pengutipan-pengutipan yang penulis lakukan pada bagian-bagian tertentu dari hasil karya orang lain dalam penulisan Tesis ini, telah penulis cantumkan sumbernya secara jelas sesuai dengan norma, kaidah dan etika penulisan ilmiah.
Apabila dikemudian hari ternyata seluruh atau sebagian Tesis ini bukan hasil karya penulis sendiri atau adanya plagiat dalam bagian-bagian tertentu, penulis bersedia menerima sanksi pencabutan gelar akademik yang penulis sandang dan sanksi-sanksi lainnya sesuai peraturan perundang-undangan yang berlaku.
Medan, Desember 2021
Dhian Pertiwi
i ABSTRAK
Dhian Pertiwi: Uji Daya Hasil Genotipe Mutan Tanaman Kedelai (M7) (Glycine max L. Merrill) Berdasarkan Karakter produksi Tinggi dan Ketahanan terhadap Penyakit Busuk Pangkal Batang (Athelia Rolfsii Curzi) dibimbing oleh Diana Sofia Hanafiah dan Irda Safni.
Konsumsi kedelai (Glycine max L. Merrill) di Indonesia meningkat secara signifikan. Permintaan kedelai yang sangat besar dan kemampuan impor yang terbatas menuntut pengembangan kedelai dalam negeri. Salah satu penghambat yang dapat menurunkan produksi kedelai adalah penyakit yang disebabkan oleh Athelia rolfsii (Curzi). Program pengembangan tersebut perlu didukung dengan pemuliaan tanaman sebagai upaya mengatasi permasalahan dalam pengembangan teknologi budidaya kedelai, salah satunya dengan merakit varietas unggul yang selalu disertai karakter tahan penyakit. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui informasi tingkat ketahanan terhadap penyakit busuk pangkal batang dan produksi genotipe-genotipe mutan kedelai (M7) pada kondisi cekaman penyakit dan optimum. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Penyakit Tumbuhan dan Lahan Percobaan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara Medan, Indonesia.
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret 2019 hingga September 2019. Pada penelitian ini menggunakan rancangan augmented. Perlakuan yang digunakan adalah 11 genotipe mutan, varietas Anjasmoro, varietas argomulyo, dan varietas Kipas Putih. Hasil penelitian menunjukkan bahwa keragaman genetik dan heritabilitas antara genotipe mutan generai M7 memiliki nilai yang tinggi pada setiap karakter produksi kecuali pada karakter umur berbunga, jumlah cabang produktif dan bobot 100 biji. Penampilan karakter agronomi yang diamati pada media yang tercekam penyakit busuk pangkal batang lebih rendah dibandingkan dengan di lahan optimum. Berdasarkan indeks sensitivitas tanaman yaitu genotipe M100A25(3/7) dan M200A12(6/5) memiliki nilai tahan terhadap penyakit busuk pangkal batang sedangkan M100A25(5/3), M100A25(3/4), M100A6(31/1), M200A11(32/3) memiliki nilai agak tahan terhadap penyakit busuk pangkal batang.
Seleksi yang dilakukan pada populasi M7 menghasilkan dua genotipe terpilih dengan karakter produksi tinggi dan tahan terhadap penyakit busuk pangkal batang yaitu M100A25(3/7) dan M200A125(6/5).
Kata kunci: Athelia rolfsii, indeks sensitivitas, kedelai generasi M7, ketahanan penyakit busuk pangkal batang, produksi tinggi,
ii ABSTRACT
Dhian Pertiwi: Yield Trials of Soybean (M7) Mutant Genotipe (Glycine max L.
Merrill) Based on High Production and Resistance to Stem Rot Disease of Athelia rolfsii Curzi was supervised by Diana Sofia Hanafiah and Irda Safni.
Soybean consumption (Glycine max L. Merrill) in Indonesia has increased significantly. The very large demand for soybeans and limited ability to import demand the immediate development of domestic soybeans. One of the inhibitors that can reduce soybean production is a disease caused by Athelia rolfsii (Curzi).
The development program needs to be supported by plant breeding as an effort to overcome problems in developing soybean cultivation technology, one of which is by assembling high-yielding varieties that are always accompanied by disease resistant characters. This study was aimed to determine the level of resistance to stem rot disease of A. rolfsii Curzi and production of soybean (M7) mutan genotipe under disease stress and optimum condition This research was conducted at the Laboratory of Plant Diseases and Experimental Land, Faculty of Agriculture, Universitas Sumatera Utara, Medan, Indonesia. This research was conducted from March 2019 to September 2019. This study used an augmented design. The treatments used were 11 mutant genotipes, Anjasmoro, Argomulyo, and Kipas Putih varieties. The results showed that genetic diversity and heritability between genotipes of the M7 generation had high values for each production character except for the characters of flowering age, number of productive branches and weight of 100 seeds. The appearance of agronomic characters observed in agronomic traits on inaculated area by A. rolfsii Curzi that caused stem rot disease is lower than the optimum field. Based on the plant sensitivity index, genotipe M100A25 (3/7) and M200A12(6/5) had resistant to stem rot disease while M100A25(5/3), M100A25(3/4), M100A6(31/1), M200A11(32/3) had moderate resistance to stem rot disease. The result of strains selection on M7 generation resulted in twostrain with high production character and resistance to stem rot disease, M100A25 (3/7) and M200A12(6/5).
Keywords: Athelia rolfsii, high production, resistent stem rot disease, sensitivity index, soybean mutant genotipe (M7),
iii
RIWAYAT HIDUP
Dhian Pertiwi adalah nama penulis tesis ini. Penulis dilahirkan di Medan pada tanggal 20 Desember 1994. Penulis merupakan anak pertama dari tiga bersaudara dari pasangan Suprihatin dan Sri Astuti..
Penulis memulai pendidikan formal SD 064955 Medan lulus pada tahun 2006, SMP Negeri 2 Medan lulus tahun 2009, pada tahun 2012 penulis lulus dari SMA Negeri 1 Medan. Pada tahun 2017, penulis menyelesaikan pendidikan program sarjana (S-1) pada Program Studi Agroteknologi Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara. Pada tahun 2018, penulis menyelesaikan pendidikan program sarjana (S-1) pada Program Studi Akuntansi Fakultas Ekonomi dan Bisnis Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara. Pada Tahun 2017 penulis melanjutkan pendidikan di Pascasarjana Program Studi Magister Agroteknologi Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara. Saat ini penulis merupakan salah satu staf PNS di Pemerintah Kabupaten Tapanuli Tengah.
Penulis telah mengikuti seminar Internasional Conference on Agriculture, Food and Environment (ICAFE): Promoting Technological Innovation in Agriculture and Food Industry for Suistainable Development yang diselenggarakan oleh Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Yogyakarta sebagai oral presenter.
iv
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat rahmat dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini yang berjudul “Uji Daya Hasil Genotipe Mutan Tanaman Kedelai (M7) (Glycine max L. Merrill) Berdasarkan Karakter produksi Tinggi dan Ketahanan terhadap Penyakit Busuk Pangkal Batang (Athelia Rolfsii Curzi)”.
Selama melakukan penelitian dan penulisan tesis ini, penulis banyak mendapatkan bantuan baik moril maupun materil dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis ingin menyampaikan rasa hormat dan terima kasih sebesar-besarnya kepada :
1. Dr. Muryanto Amin, S.Sos., M.Si., selaku Rektor Universitas Sumatera Utara.
2. Dr. Ir. Tavi Supriana, MS., selaku Dekan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.
3. Dr. Diana Sofia Hanafiah, SP, MP., selaku Ketua Pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan arahan kepada penulis dalam menyelesaikan tesis ini.
4. Irda Safni, SP, MCP, Ph.D. selaku Anggota Pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan arahan kepada penulis dalam penyelesaian penelitian dan tesis ini.
5. Kedua orangtua penulis Suprihatin dan Sri Astuti, Suami Penulis Ali Imran Simanjuntak, SE. Kedua Adik Penulis Embun Hayat Utami S.Pd dan Gema Mahardiko, ST yang telah memberikan semangat, cinta dan kasih sehingga penulis mampu menyelesaikan tesis ini dengan baik.
v
6. Tenaga pengajar dan pendukung Fakultas Pertanian USU terutama Program Studi Pascasarjana Agroteknologi yang memberikan ilmu dan pengetahuan selama menjalani pendidikan.
7. Teman-teman Pascasarjana Agroteknologi yang memberikan dukungan dan meluangkan waktunya sebagai teman diskusi selama penelitian dan penulisan tesis berlangsung.
Akhir kata penulis berharap semoga kiranya tesis ini nantinya dapat bermanfaat bagi kita semua terutama pihak yang memerlukannya.
Medan, Desember 2021
Dhian Pertiwi
vi DAFTAR ISI
ABSTRAK ...i
ABSTRACT ...ii
RIWAYAT HIDUP ...iii
KATA PENGANTAR ...iv
DAFTAR ISI ...vi
DAFTAT TABEL ...viii
DAFTAR GAMBAR ...ix
DAFTAR LAMPIRAN ...x
BAB I. PENDAHULUAN ...1
1.1.Latar Belakang Masalah ...1
1.2.Tujuan Penelitian ...4
1.3.Hipotesis Penelitian ...4
1.4.Kegunaan Penelitian ...5
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ...6
2.1.Botani Tanaman ...6
2.2.Syarat Tumbuh ...11
2.2.1.Iklim ...11
2.2.2.Tanah ...12
2.3.Pemuliaan Tanaman Kedelai dengan Mutasi ...13
2.4.Upaya Pemuliaan Mutasi dengan Karakter Produksi Tinggi dan Tahan terhadap Penyakit Busuk Pangkal Batang A. rolfsii (Curzi) ....16
2.5.A. rolfsii (Curzi) ...17
2.5.1.Klasifikasi A. rolfsii (Curzi) ...17
2.5.2.Gejala Serangan Infeksi Patogen A. rolfsii (Curzi) ...19
2.6.Heritabilitas ...21
2.7.Uji Daya Hasil ...22
BAB III. BAHAN DAN METODE ...25
3.1.Tempat dan Waktu Penelitian ...25
3.2.Bahan dan Alat ...25
3.3.Metode Penelitian ...28
3.4.Analisis Data ...28
3.5.Uji t ...30
3.6.Keragaman Genetik ...30
3.7.Heritabilitas ...31
3.8.Pelaksanaan Penelitian ...33
3.8.1.Penyediaan Sumber Inokulum A. rolfsii Curzi ...33
vii
3.8.2.Pembuatan Media PDA (Potato Dextrose Agar) ...33
3.8.3.Pembuatan Isolat A. rolfsii Curzi dalam Media Substrat ...34
3.8.4.Persiapan Lahan ...34
3.8.5.Persiapan Media Tanam ...34
3.8.6.Pemilihan Benih ...35
3.8.7.Penanaman ...35
3.8.8.Inokulasi Patogen ...35
3.8.9.Pemupukan ...35
3.8.10.Pemeliharaan Tanaman ...36
3.8.10.1.Penyiraman ...36
3.8.10.2.Penyulaman ...36
3.8.10.3.Penyiangan ...36
3.8.10.4.Pengendalian Hama dan Penyakit ...36
3.8.11.Panen ...37
3.9.Peubah Amatan ...37
3.9.1. Tinggi Tanaman (cm) ...37
3.9.2. Jumlah Cabang pada Batang Utama Tanaman (cabang) ...37
3.9.3. Umur Berbunga (hari) ...37
3.9.4. Umur Panen (hari) ...37
3.9.5. Jumlah Polong Berisi per Tanaman (polong) ...38
3.9.6. Jumlah Biji per Polong (Biji) ...38
3.9.7. Bobot 100 Biji (g) ...38
3.9.8. Bobot Biji Per Tanaman (g) ...38
3.9.9. Kejadian Penyakit ...38
3.9.10.Intensitas Serangan Penyakit ...39
3.9.11.Indeks Sensitivitas ...40
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ...41
4.1.Hasil ...41
4.2.Pembahasan ...70
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ...84
5.1.Kesimpulan ...84
5.2.Saran ...84
DAFTAR PUSTAKA ...85 LAMPIRAN
viii
DAFTAR TABEL
Tabel Hal
2.1. Perbedaan tipe determinate dan indeterminate ...8
2.2. Fase pertumbuhan vegetatif tanaman kedelai ...9
2.3. Fase pertubuhan generatif tanaman kedelai ...10
3.1. Uji ANOVA pada Modified Augmented Design ...29
3.2. Skala serangan pathogen ...39
3.3. Tingkat Intensitas Serangan Patogen ...40
3.4. Tingkat indeks sensitivitas ...40
4.1. Kuadran Tengah Genotipe Mutan (M7) Tanaman Kedelai dan Varietas Kontrol Terhadap Karakter Agronomi pada Lahan Optimum ...46
4.2. Keragaan Varietas Tanaman Kontrol Kedelai pada Lahan Optimum ...47
4.3. Keragaan antara Tanaman Kontrol Anjasmoro dengan Genotipe M7... di Lahan Optimum...48
4.4. Keragaan Fenotipik Karakter Agronomi Tanaman Kedelai M7 dengan Varietas Kontrol di Lahan Optimum. ...53
4.5. Kuadran Tengah Genotipe Mutan (M7) Tanaman Kedelai dan Varietas. Varietas Kontrol Terhadap Karakter Agronomi pada Lahan Tercekam.. Penyakit Busuk Pangkal Batang ...58
4.6. Keragaan Varietas Tanaman Kontrol Kedelai pada Lahan Tercekam .... Penyakit Busuk Pangkal Batang ...59
4.7. Keragaan Fenotipik Karakter Agronomi Tanaman Kedelai M7 dengan. Varietas Kontrol di Lahan Tercekam Penyakit Busuk Pangkal Batang.. 60
4.8. Keragaan Fenotipik Karakter Agronomi Tanaman Kedelai M7 dengan.. Varietas Kontrol di Lahan Tercekam Penyakit Busuk Pangkal Batang.. 66
4.9. Parameter Genetik Tanaman di Lahan Optimum...71
4.10.Parameter Genetik Tanaman di Lahan Inokulasi Penyakit...76
4.11.Periode Inkubasi Penyakit Busuk Pangkal Batang Tanaman Kedelai ....80
4.12.Kejadian Penyakit Busuk Pangkal Batanag Tanaman Kedelai ...81
4.13.Intensitas Serangan Penyakit Busuk Pangkal Batanag Tanaman ...83
4.14.Indeks Sensitivitas beberapa Genotipe Kedelai ...86
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar Hal
2.1.Infeksi Athelia rolfsii pada tanaman kacang kedelai ...20 2.2.Sklerotia Athelia rolfsii pada media buatan. ...21 4.1.Batang tanaman kedelai terserang penyakit busuk pangkal batang
A. Rolfsii Curzi dan Batang Tanaman Kedelai Sehat ...82
x
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Hal
1. Deksripsi Varietas Kedelai ... 112
2. Jadwal Kegiatan Penelitian ... 115
3. Bagan Alir Penelitian ... 118
4. Bagan Lahan Penelitian ... 120
5. Kebuttuhan Pupuk ... 122
6. Kegiatan Persiapan Penelitian di Lapangan ... 125
7. Pengaplikasian Jamur Athelia rolfsii Curzi ... 126
8. Kegiatan Penelitian di Lapangan ... 128
9. Penampilan Biji Hasil Panen ... 131
10. Hasil Analisis Sidik Ragam Rancangan Augmented ... 136
11
BAB I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Konsumsi pangan berbasis kedelai (Glycine max L.) di Indonesia terus meningkat. Kedelai merupakan tanaman pangan terpenting ketiga setelah padi dan jagung yang kaya protein nabati yang diperlukan untuk peningkatan gizi masyarakat. Menurut Leli et al (2020) menyatakan bahwa beradasarkan data statistik dari FAO dan BPS, bahwa Lebih dari 90% kedelai di Indonesia digunakan sebagai bahan pangan, terutama pangan olahan, yaitu 88% untuk tahu dan tempe dan 10% untuk pangan olahan serta 2% digunakan untuk benih.
Kebutuhan kedelai yang sangat besar dan kemampuan impor yang semakin terbatas menuntut secepatnya pengembangan kedelai di dalam negeri.
Produksi kedelai tahun 2020 sebanyak 424.130 ton, menurun sebanyak 225.870 ton dibandingkan tahun 2019.Penurunan produksi kedelai tersebut terjadi di pulau Jawa sebanyak 100.300 ribu ton dan di luar pulau Jawa sebanyak 125.450 ribu ton. Penurunan produksi kedelai terjadi karena penurunan luas panen seluas 194.277 ribu hektar (39,36%) dan penurunan produktifitas sebesar 1,7 kuintal/hektar (12,9%). Provinsi Sumatera Utara pada tahun 2020 produksi kedelai sebesar 4.003 ton.Namun produksi kedelai dalam negeri belum mampu memenuhi kebutuhan. Ketidakmampuan produksi memenuhi kebutuhan dalam negeri telah menyebabkan impor kedelai terus meningkat. Konsumsi kedelai di Indonesia pada tahun 2020 sebesar 2,8 juta ton, sedangkan ketersediaan dalam negeri baru mencapai 0,54 ton. Kekurangannya diimpor sebesar 2,26 juta ton, atau sekitar 81% dari total kebutuhan (BPS, 2020).
12
Salah satu penghambat yang dapat menurunkan produksi tanaman kedelai adalah penyakit yang disebabkan oleh serangan jamur Athelia rolfsii (Curzi).
Semangun (1991) mengemukakan bahwa penyakit busuk pangkal batang oleh A. rolfsii (Curzi) merupakan penyakit potensial pada tanaman kedelai karena
tanaman yang terserang akan mati dan patogen dapat bertahan lama di dalam tanah dalam bentuk sklerotia. Dalam kondisi lingkungan yang lembab A. rolfsii (Curzi) juga menginfeksi cabang dan daun yang berada di dekat permukaan tanah, dan dapat menjadi jembatan penyebaran pertumbuhan miselium ke bagian tanaman yang lain. Menurut Wahyuningsih (2005) kehilangan hasil oleh penyakit busuk pangkal batang dapat mencapai 30 %, kerugian ini sering terjadi pada lahan-lahan yang selalu ditanami tanaman kedelai dan kacang-kacangan lainnya.
Upaya pengembangan kedelai perlu didukung dengan perbaikan teknik budidaya, termasuk pengelolaan hama dan penyakit. Sebaran penyakit tular tanah di Indonesia sangat luas, meliputi Jawa, Sumatera, Kalimantan, Bali, Nusa Tenggara Barat, dan Nusa Tenggara Timur (Sumartini, 2011). Penggunaan varietas tahan penyakit merupakan cara pengendalian yang praktis dapat mencegah atau bersifat preventif. Perakitan varietas unggul berproduksi tinggi selalu diiringi dengan karakter tahan terhadap penyakit.
Oleh karena itu program pengembangan tersebut perlu didukung pemuliaan tanaman sebagai upaya mengatasi permasalahan dalam pengembangan teknologi budidaya kedelai. Perbaikan sifat-sifat agronomis tanaman kedelai seperti umur genjah, produksi tinggi dan toleran terhadap penyakit busuk pangkal batang yang dilakukan melalui pemuliaan mutasi merupakan salah satu altematif
13
upaya untuk mencapai swasembada kedelai pada masa yang akan datang di Indonesia.
Suatu kajian pemuliaan mutasi berkaitan dengan tanaman kedelai varietaas Anjasmoro telah dilakukan oleh Sibarani (2014) menunjukkan bahwa pada generasi M1 300 Gy pertumbuhan dan produktivitas tanaman cenderung menurun.
Penelitian Mustaqim (2015) pada generasi M2 yang menyatakan 100 Gy dapat meningkatkan bobot biji per tanaman. Kemudian penelitian dilanjutkan oleh Yoke (2015) pada generasi M3 100 Gy dapat meningkatkan bobot biji per tanaman. Bangun (2016) melanjutkan penelitian pada generasi M4 100 Gy dan 300 Gy berdasarkan karakter berumur genjah dan berproduksi tinggi dapat meningkatkan bobot biji per tanaman. Rahmah (2017) pada generasi M5100 Gy tanaman kedelai yang tercekam penyakit busuk pangkal batang dapat meningkatkan tinggi tanaman dan umur berbunga serta pada 300 Gy dapat meningkatkan jumlah cabang produktif dan umur panen. Mika (2018) melanjutkan penelitian pada generasi M6100 Gy dan 200 Gy tanaman kedelai yang yang tercekam penyakit busuk pangkal batang dapat meningkatkan bobot biji per tanaman dan tahan terhadap penyakit busuk pangkal batang.
Diperlukan kajian lanjutan pemuliaan mutasi tanaman kedelai berdasarkan karakter produksi tinggi dan toleran terhadap penyakit busuk pangkal batang (M7) dengan melakukan uji daya hasil pendahuluan. Menurut Baihaki dan Noladhi (2005) adaptasi kedelai perlu dilakukan sebagai salah satu cara tanaman kedelai mampu menyesuaikan diri dengan lingkungan sekitarnya untuk bertahan hidup dan bereproduksi. Kemampuan beradaptasi tergantung pada faktor genetik dan
14
lingkungan dalam meningkatkan produktivitas kedelai yang secara genetik berdaya hasil tinggi dan toleran terhadap penyakit busuk pangkal batang.
Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian tentang uji daya hasil genotipe mutan tanaman kedelai (M7) berdasarkan karakter produksi tinggi dan ketahanan terhadap penyakit busuk pangkal batang untuk menentukan genotipe dengan daya hasil yang lebih tinggi dan tahan terhadap penyakit busuk pangkal batang yang berbeda dari varietas pembanding dan tetua.
1.2. Tujuan Penelitian
Tujuan utama penelitian ini untuk menduga tingkat ketahanan dan produksi genotipe mutan M7 pada kondisi cekaman penyakit dan optimum
1.3. Hipotesa Penelitian
Hipotesis penelitian ini untuk menduga tingkat ketahanan yang berbeda dan produksi genotipe mutan M7 pada kondisi cekaman penyakit dan optimum dibandingkan dengan varietas pembanding dan tetua
1.4. Kegunaan Penelitian
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister di Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara dan sebagai sumber informasi bagi pihak - pihak yang membutuhkan. Penelitian ini juga di harapkan berguna untuk pihak pihak yang berkepentingan di dalam budidaya tanaman kedelai.
15
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tanaman Kedelai
Kedelai merupakan tanaman pangan berupa semak yang tumbuh tegak.Kedelai berasal dari daerah Manshukuo (Cina Utara). Tanaman kedelai kemudian menyebar ke daerah Mansyuria, Jepang (Asia Timur) dan negara- negara lain di Amerika dan Afrika. Tanaman ini dibudidayakan di Indonesia mulai abad ke-17 (Purwono dan Purnamawati, 2008).
Menurut Steenis et al., (2003) tanaman kedelai diklasifikasikan sebagai berikut: Kingdom : Plantae ; Divisio : Spermatophyta ; Class : Dicotyledoneae ; Ordo : Fabales; Family : Leguminoceae ; Genus : Glycine : Species : Glycine max (L) Merrill.
Akar tanaman kedelai berupa akar tunggang yang membentuk cabang- cabang akar. Pertumbuhan ke samping dapat mencapai jarak 40 cm, dengan kedalaman hingga 120 cm. selain berfungsi sebagai tempat bertumpunya tanaman dan alat pengangkut air maupun unsur hara, akar tanaman kedelai juga merupakan tempat terbentuknya bintil akar (Pitojo, 2007). Rhizobium japonicum mampu menambat nitrogen dan bermanfaat bagi tanaman. Akar mengeluarkan beberapa substansi khususnya asam amino yang menyebabkan perkembangan bakteri dan mikroba lain di sekitar daerah perakaran (Adie dan Krisnawati, 2007).
Batang kedelai dapat mencapai tinggi 40-90 cm. Batang dapat membentuk 3-6 cabang. Batang tanaman kedelai berasal dari poros embrio yang terdapat pada biji masak.Jumlah buku pada kondisi normal berkisar 15-30 buah, tipe pertumbuhan indeterminate umumnya memiliki buku lebih banyak dibandingkan dengan tipe pertumbuhan determinate. Jumlah buku pada batang tanaman
16
dipengaruhi oleh tipe tumbuh batang dan periode panjang penyinaran pada siang hari (Adie dan Krisnawati, 2007).
Menurut Hidajat (1985) perbedaan pertumbuhan tanaman kedelai pada tipe determinate dan tipe indeterminate yang ditampilkan pada Tabel 2.1,
Tabel 2.1. Perbedaan tipe determinate dan indeterminate tanaman kedelai Karakter Tipe Determinate Tipe Indeterminate Pertumbuhan vegetative Berhenti setelah berbunga Berlanjut setelah berbunga Jumlah buku setelah
berbunga Tidak bertambah Bertambah
Masa berbunga Tidak lama Lama
Mulai berbunga Lebih lama Lebih cepat
Letak bunga pertama Terbentuk pada buku bagian atas batang
Terbentuk pada buku bagian bawah batang Jumlah bunga yang
terbuka tiap hari Banyak Sedikit
Bentuk tanaman Agak silindris Agak kronis (seperti kerucut)
Ukuran ujung batang Hampir sama besar dengan batang bagian tengah
Lebih kecil dari batang bagian tengah
Batang Pendek-sedang Tinggi melilit
Daun
Daun teratas sama besar dengan daun pada batang bagian tengah
Daun teratas lebih kecil dari daun pada batang bagian tengah
(Hidajat, 1985)
Daun kedelai terbagi menjadi empat tipe, yaitu: (1) kotiledon atau daun biji, (2) dua helai daun primer sederhana, (3) daun bertiga, dan (4) profillia. Daun primer berbentuk oval dengan tangkai daun sepanjang 1-2 cm, terletak berseberangan pada buku pertama di atas kotiledon. Tipe daun lain yang terbentuk pada batang utama, dan pada cabang lateral terdapat daun trifoliat yang secara bergantian dalam susunan yang berbeda. Ada kalanya terbentuk 4-7 helai daun dan dalam beberapa kasus terjadi penggabungan daun lateral dengan daun terminal (Adie dan Krisnawati, 2007).
17
Menurut Adie dan Krisnawati (2007) pertumbuhan tanaman kedelai memiliki beberapa fase pertumbuhan vegetatif yang ditampilkan pada Tabel 2.2, Tabel 2.2. Fase pertumbuhan vegetatif tanaman kedelai
Kode Fase Pertumbuhan Keterangan
Ve Kecambah Kotiledon muncul
Vc Kotiledon Daun keping (kotiledon) terbuka dan dua daun tunggal (unifoliat) diatasnya juga mulai terbuka V1 Buku kesatu Daun terurai pada buku unifoliat
V2 Buku kedua Daun terbentuk penuh pada buku di atas buku unifoliate
V3 Buku ketiga Tiga buah buku pada batang utama dengan daun terisi penuh
Vn Buku ke-n Daun berangkai tiga pada buku ke-n telah berkembang penuh
(Adie dan Krisnawati, 2007)
Kedelai merupakan tanaman menyerbuk sendiri, yakni pada kepala putik diserbuki oleh tepung sari dari bunga yang sama. Bunga kedelai biasanya membuka pada pagi hari pada kondisi suhu relatif dingin dengan kelembaban yang cukup (Murniati, 2010). Penyerbukan terjadi pada saat mahkota bunga masih tertutup sehingga kemungkinan perkawinan silang akan kecil. Kemungkinan untuk terjadi penyerbukan silang sangat kecil yaitu kurang dari 1%. Keadaan ini mengakibatkan kedelai menjadi homozigot dan kemurnian varietas dapat dipertahankan selama beberapa generasi (Poelhman, 1996). Priode berbunga tanaman kedelai cukup lama, yaitu 3-5 minggu untuk daerah subtropik dan 2-3 minggu di daerah tropik seperti Indonesia.Warna bunga yang umum pada berbagai varietas kedelai adalah putih dan ungu.Bunga kedelai terdiri atas 5-35 bunga pada setiap ketiak daun (Adisarwanto, 2005).
18
Menurut Adie dan Krisnawati (2007) pertumbuhan tanaman kedelai memiliki beberapa fase pertumbuhan generatif yang ditampilkan pada Tabel 2.3, Tabel 2.3. Fase pertumbuhan generatif tanaman kedelai
Kode Fase Pertumbuhan Keterangan
R1 Mulai berbunga Terdapat satu bunga mekar pada batang utama
R2 Berbunga penuh
Pada dua tau lebih buku batang utama terdapat bunga mekar dengan daun terbuka penuh
R3 Pembentukan polong Terdapat satu atau lebih polong sepanjang 5 mm pada batang utama
R4 Polong berkembang penuh
Polong pada batang utama mencapai panjang 2 cm atau lebih
R5 Polong mulai berisi Polong pada batang utama berisi biji dengan ukuran 2 mm x 1 mm
R6 Biji penuh
Polong pada batang utama berisi berwarna hijau atau biru yang telah memenuhi rongga polong
R7
Polong mulai kuning, coklat, matang
Satu polong pada batang utama menunjukkan warna matang (abu-abu atau kehitaman) R8 Polong matang
penuh
95% telah matang (kuning kecoklatan atau kehitaman)
(Adie dan Krisnawati, 2007)
Buah kedelai berbentuk polong.Polong pertama kali muncul sekitar 7-10 hari setelah munculnya bunga pertama. Polong berwarna hijau dengan panjang polong muda sekitar 1 cm. Jumlah polong terbentuk pada setiap ketiak daun sangat beragam, antara 1-10 polong dalam setiap kelompok (Adie dan Krisnawati, 2007) Satu polong berisi satu hingga lima biji, namun pada umumnya berisi dua sampai tiga biji per polong. Setiap tanaman mampu menghasilkan 100-250 polong, namun pertanaman yang rapat hanya mampu menghasilkan sekitar 30 polong (Pitojo, 2007).
19
Periode pengisian biji (seed filling period) pada kedelai merupakan fase paling kritis dalam pencapain hasil optimal. Pada fase pengisian biji terjadinya kekurangan atau kelebihan air, serangan hama atau penyakit, dan sebagainya akan berpengaruh buruk pada proses pengisian biji. Polong muda berwarna hijau dan berubah menjadi kuning atau coklat setelah matang. Terdapat trikoma (bulu) pada polong dengan intensitas kepadatan dan panjang yang berlainan tergantung varietasnya (Adie dan Krisnawati, 2007).
Biji kedelai biasanya diukur berdasarkan bobot 100 biji kering.Bobot 100 biji kedelai ukuran kecil berkisar antara 6-10 gr, sedangkan yang berukuran sedang antara 11-12 gr dan yang berukuran besar lebih dari 13 gr (Pitojo, 2007).Kulit biji kedelai terdiri dari tiga lapisan yaitu epidermis, hypodermis dan parenkim. Lapisan epidermis disusun oleh sel-sel palisade yang diselubungi oleh lapisan kutikula. Lapisan parenkim terdiri dari 6-8 lapisan tipis yang terdapat pada keseluruhan kulit biji kecuali pada hilum yang tersusun oleh tiga lapisan yang berbeda (Adie dan Krisnawati, 2007).
2.2. Syarat Tumbuh Kedelai 2.2.1. Iklim
Pada saat perkecambahan, faktor air menjadi sangat penting karena akan berpengaruh pada proses pertumbuhan. Kebutuhan air semakin bertambah seiring dengan bertambahnya umur tanaman. Kebutuhan air paling tinggi terjadi pada saat masa berbunga dan pengisian polong. Selama masa stadia pemasakan biji, tanaman kedelai memerlukan kondisi lingkungan yang kering agar diperoleh kualitas biji yang baik. Kondisi lingkungan yang kering akan mendorong proses pemasakan biji lebih cepat dan bentuk biji yang seragam (Irwan, 2006).
20
Tanaman kedelai sangat peka terhadap perubahan panjang hari atau lama penyinaran sinar matahari karena kedelai termasuk tanaman “hari pendek”.
Artinya, tanaman kedelai tidak akan berbunga bila panjang hari melebihi batas kritis, yaitu 15 jam perhari. Oleh karena itu, bila varietas yang berproduksi tinggi dari daerah subtropik dengan panjang hari 14 – 16 jam ditanam di daerah tropik dengan rata-rata panjang hari 12 jam maka varietas tersebut akan mengalami penurunan produksi karena masa bunganya menjadi pendek, yaitu dari umur 50 – 60 hari menjadi 35 – 40 hari setelah tanam. Selain itu, batang tanaman pun menjadi lebih pendek dengan ukuran buku subur juga lebih pendek (Irwan, 2006).
Kedelai akan tumbuh subur pada wilayah yang curah hujan optimalnya 100- 200 mm/bulan dengan hujan yang merata. temperatur antara 25-27 C dengan penyinaran penuh atau minimal 10 jam per hari. Kelembaban suhu rata-rata yang baik bagi tanaman kedelai adalah 50%. Tanaman kedelai bisa tumbuh pada daerah yang berada antara 0-900 meter diatas permukaan laut. Pertumbuhan optimal tanaman kedelai terjadi pada daerah dengan ketinggian 650 m diatas permukaan laut (Murniati, 2010).
2.2.2. Tanah
Pada jenis tanah yang bertekstur remah dengan kedalaman olah lebih dari 50 cm, akar tanaman kedelai dapat tumbuh mencapai kedalaman 5 m. Sementara pada jenis tanah dengan kadar liat yang tinggi, pertumbuhan akar hanya mencapai kedalaman sekitar 3 m (Irwan, 2006).
Tanaman kedelai dapat tumbuh dengan baik pada tanah yang mengandung bahan organik dan pH antara 5,5 – 7 (optimal 6,7). Untuk menaikkan pH, dilakukan pengapuran misalnya dengan Kalsit, Dolomit dan lain-lain. Tanah
21
hendaknya mengandung cukup air tapi tidak sampai tergenang (Rubatzky dan Yamaguci, 1989).Pada jenis tanah yang bertekstur remah dengan kedalaman olah lebih dari 50 cm, akar tanaman kedelai dapat tumbuh mencapai kedalaman 5 m.
Sementara pada jenis tanah dengan kadar liat yang tinggi, pertumbuhan akar hanya mencapai kedalaman sekitar 3 m (Irwan, 2006).
Kedelai memerlukan tanah yang memiliki aerasi, drainase, dan kemampuan menahan air cukup baik. Kedelai tidak dapat tumbuh dengan baik pada tanah kering berpasir serta tanah dangkal. Jenis tanah yang sesuai bagi pertumbuhan tanaman kedealai adalah tanah aluvial, regosol, grumosol, latosol, dan andosol.
Jenis-jenis tanah tersebut tersebar pada tanah persawahan, tegalan, maupun tanah kering di perkebunan dan kehutanan (Pitojo, 2007).
2.3. Pemuliaan Tanaman Kedelai dengan Mutasi
Pemuliaan kedelai di Indonesia dimulai sejak tahun 1990 yang bertujuan untuk menghasilkan varietas unggul berdaya hasil tinggi dan beradaptasi untuk berbagai agroekologi. Langkah yang ditempuh dalam pemuliaan tanaman menyerbuk sendiri pada dasarnya terdiri atas introduksi, seleksi, hibridisasi, seleksi setelah hibridisasi, evaluasi, dan pengujian, serta pelepasan varietas (Arsyad et al., 2007).
Tujuan pemuliaan tanaman untuk memperbaiki sifat-sifat penting, termasuk produktivitasnya. Kegiatan pemuliaan diharapkan dapat menghasilkan tanaman yang lebih unggul dari varietas yang sudah ada. Keberhasilan pemuliaan ditentukan oleh adanya variabilitas genetik yang luas dan cara seleksi yang dipergunakan untuk menimbulkan perubahan frekuensi gen (Somaatmadja, 2005).
22
Seleksi sendiri dapat didefinisikan sebagai kegiatan pemilihan individu ataupun populasi tanaman berdasarkan karakter target yang akan diperbaiki. Pada dasarnya, seleksi dilakukan untuk memilih tanaman dengan genotipe yang diinginkan melalui ekspresi fenotipe karakter yang dapat dilihat. Pola pelaksanaan seleksi demikian disebut sebagai pola seleksi berdasarkan fenotip (Weaver dan Hedrick, 2006).
Tanaman kedelai merupakan tanaman menyerbuk sendiri. Varietas kedelai dikembangkan dari genotipe murni yang bersifat homozigot homogenus.
Kegiatan pemuliaan pada tanaman menyerbuk sendiri terbagi menjadi dua kelompok.Pertama adalah memperbaiki suatu populasi tanaman yang sudah ada (intra-population improvements) dan kedua adalah menggabungkan sifat-sifat daridua populasi tanaman (inter-population improvements) atau hasil persialngan.Kelompok pertama terdiridari metode seleksi Massa dan seleksi Genotipe Murni. Kelompok kedua terdiri dari metode seleksi Pedigree, Bulk, Back cross, dan Single Seed Descent (Mangoendidjojo, 2007).
Perakitan varietas unggul kedelai dapat dilakukan dengan berbagai cara, salah satunya dengan teknologi mutasi radiasi. Teknik mutasi radiasi dapat memperluas keragaman genetik sehingga meningkatkan peluang keberhasilan seleksi dan pemilihan genotipe-genotipe harapan yang sesuai dengan tujuan pemuliaan tanaman (Asadi, 2013).
Tingkat keberhasilan iradiasi dalam meningkatkan keragaman populasi sangat ditentukan oleh radiosensitivitas tanaman (genotipe) yang diiradiasi.
Radiosensitivitas dapat diukur berdasarkan nilai LD50 (lethal dose 50), yaitu tingkat dosis yang menyebabkan kematian 50% dari populasi tanaman yang
23
diiradiasi. Dosis optimal dalam induksi mutasi yang menimbulkan keragaman dan menghasilkan mutan terbanyak biasanya terjadi di sekitar LD50. Selain LD50 radiosensitivitas juga dapat diamati dari adanya hambatan pertumbuhan atau kematian tanaman, mutasi somatik, patahan kromosom, serta jumlah dan ukuran kromosom (Asadi, 2011).
Tujuan pemuliaan mutasi adalah 1) untuk memperbaiki satu atau beberapa karakter khusus dari suatu kultivar/genotipe, 2) untuk membentuk penanda morfologi (warna, rambut, braktea, dan lain-lain), 3) untuk membentuk genotipe mandul jantan yang berguna bagi pembentukkan kultivar hibrida, 4) untuk mendapatkan karakter khusus dalam genotipe yang telah beradaptasi (Herawati dan Setiamihardja, 2000).
Metode pedigree merupakan seleksi tanaman berdasarkan kombinasi karakter yang diinginkan dan dimulai sejak generasi-generasi yang bersegregasi dan dimulai dari generasi F2. Tetua tanaman F2 yang terseleksi kemudian di tanam kembali untuk generasi selanjutnya dan dilakukan kembali seleksi, begitu seterusnya sehingga tercapai keturunan yang murni (Allard, 2005).
Pembentukan genotipe murni diarahkan untuk mendapatkan genotipe- genotipe harapan kedelai yang akan dilepas sebagai varietas unggul. Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian (2006) menerangkan bahwa varietas unggul mempunyai peranan penting dan strategis dalam upaya peningkatan produksi.Pembentukan varietas unggul berdasarkan genotipe-genotipe harapan yang terpilih memerlukan pengujian terhadap kestabilan hasil pada berbagai kondisi musim dan lingkungan.Hal ini dikarenakan seorang pemulia harus
24
memutuskan apakah suatu genotipe memiliki sifat-sifat kuantitatif yang diinginkan pada berbagai kondisi lingkungan.
2.4. Upaya Pemuliaan Mutasi Dengan Karakter Produksi Tinggi dan Toleran Busuk Pangkal Batang
Kajian pemuliaan tanaman untuk merakit varietas dengan karakter produksi tinggi diperoleh hasil penelitian generasi M1 oleh Sibarani et al.,(2015) diperoleh hasil iradiasi sinar gamma pada dosis 300 Gy tanaman ke-14 terjadi perubahan warna bunga menjadi putih keseluruhan dan tanaman ke-18 memiliki dua warna dalam satu kuntum bunga yaitu putih dan ungu. Pada parameter bobot biji per tanaman dosis 100 Gy tanaman ke- 6 memiliki produksi tertinggi dibandingkan kontrol dan tanaman ke-11 dosis 100 Gy memiliki tinggi tanaman yang pendek dan produksinya lebih tinggi dibandingkan kontrol. Pada generasi M2 oleh Mustaqim (2015) didapatkan hasildosis radiasi 100 Gy, 200 Gy dan 300 Gy mempengaruhi karakter umur berbunga, umur panen, tinggi tanaman, jumlah cabang produktif, jumlah polong,jumlah biji,bobot biji pertanaman,bobot 100 biji.
Pada populasi 100 Gy jumlah produktivitas tanaman semakin meningkat dan pada populasi 300 Gy umur berbunga menjadi semakin lama.
Pada penelitian generasi M3 oleh Sihombing et al., (2016) pada perlakuan dosis 200 Gy mempengaruhi tinggi tanaman, jumlah cabang, umur berbunga, umur panen, jumlah polong, jumlah biji, dan bobot biji tanaman tetapi pada populasi 300 Gy umur berbunga menjadi semakin lama.. Terdapat 12 tanaman terpilih hasil seleksi berdasarkan umur genjah dan tinggi dari 3 populasi iradiasi.
Pada generasi M4 oleh Bangun (2016) didapatkan hasil bahwa terdapat enam belas sampel genotipe yang memiliki karakter umur genjah dan produksi tinggi
25
tanaman kedelai generasi M4 masing-masing barisan terbaik hasil iradiasi sinar gamma.
Berdasarkan hasil penelitian Husna (2016) menyatakan bahwa persentase kejadian penyakit A. rolfsii tertinggi terdapat pada varietas Anjasmoro yaitu 55.56%, kemudian diikuti oleh Willis yaitu 44.44% dan Grobogan yaitu 33.33%.
Hal ini dapat terjadi dikarenakan serangan patogen yang tinggi serta tidak adanya ketahanan pada varietas nyang diuji pada penelitian ini sehingga tingkat ketahanan benih tidak terdapat perbedaan. Pada saat patogen menginfeksi tanaman, tanaman akan melakukan pertahanan struktural berupa pertahanan jaringan, pertahanan sel dan pertahanan sitoplasma. Pada saat patogen berhasil menginfeksi tanaman, maka tanaman akan memberikan respon berupa sakit karena terinfeksi atau tanaman akan tetap sehat karena tahan terhadap patogen.
Kemudian penelitian dilanjutkan oleh Rahmah (2017) pada generasi M5
berdasarkan karakter berproduksi tinggi dan toleran terhadap penyakit A. rolfsii Curzi menunjukkan bahwa iradiasi sinar gamma pada dosis 200 Gy dan 300 Gy tanpa inokulasi jamur dapat meningkatkan bobot biji per tanaman sedangkan iradiasi sinar gamma dengan inokulasi jamur pada dosis 100 Gy dapat meningkatkan tinggi tanaman dan umur berbunga serta pada dosisi 300 Gy dapat meningkatkan jumlah cabang produktif dan umur panen
2.5. Athelia rolfsii
2..5.1. Klasifikasi Athelia rolfsii
A. rolfsii (Curzi) merupakan bentuk teleomorf Sclerotium rolfsii Sacc yang telah memiliki bentuk basidiokarp terbalik dan memiliki hifa yang muncul dari badan sklerotia sehingga terjadi revisi taksonomi dengan ditransfernya Sclerotium
26
rolfsii menjadi Athelia rolfsii (Tu and Kimbrought, 1998). Menurut Tu dan Kimbrough (1998) jamur A. rolfsii dapat diklasifikasikan sebagai berikut : Divisio : Basidiomycota ; Class : Basidiomycetes ; Ordo : Atheliales ; Famili : Atheliaceae ; Genus : Athelia ; Species : Athelia rolfsii (Curzi) .
Hasil identifikasi penyakit pada tanaman yang terserang layu umumnya menunjukkan penyakit disebabkan oleh A. rolfsii (Curzi). Jamur A. rolfsii (Curzi) bertahan hidup di dalam tanah atau sisa-sisa tanaman dalam bentuk sklerotia sebagai mikroorganisme yang bersifat parasit fakultatif. Jamur tersebut akan hidup sebagai saprofit apabila tidak dijumpai tanaman inang. Mikroorganisme yang demikian mempunyai kemampuan aktivitas kompetisi saprofit yang rendah.
Patogen tersebut jarang tumbuh di daerah dengan suhu di bawah 0˚C (Fichtner, 2010).
Miselium jamur A. rolfsii (Curzi) berwarna putih seperti bulu. Sel hifa primer di bagian tepikoloni mempunyai lebar 4–9 μm, danpanjang mencapai 350 μm. A. rolfsii (Curzi) mempunyai hifa yang tidak membentuk spora melainkan sklerotia, sehingga identifikasinya didasarkan atas karakteristik, ukuran, bentuk, dan warna sklerotia. Sklerotia terdiri atas tiga lapisan, yaitu kulit dalam, kulit luar, dan kulit teras. Pada kulit dalam terdapat 6–8 lapisan sel,kulit luar 4–6 lapisan sel, sedangkan kulit terdiri atas benang-benang hifa yang hialin dan tidak mengalami penebalan dinding sel (Chet et al. 2009).
Fichtner (2006) menyebutkan bahwa sklerotia mempunyai ukuran diameter (0,5 mm-2,0 mm) yang mulai berkembang setelah 4-7 hari dari pertumbuhan miselium. Di dalam tanah sklerotium dapat bertahan sampai 6 – 7 tahun. Butiran
27
ini mudah sekali lepas dan terangkut oleh air. Patogen ini biasa menyerang tanaman pada umur 2 – 3 minggu.
Pada lapisan dalam sklerotia terdapat gelembung-gelembung yang merupakan cadangan makanan. Bagian dalam sklerotia yang tua mengandung gula, asam amino, asam lemak, dan lemak, sedangkan bagian dindingnya mengandung gula, kitin, laminarin, asam lemak, dan 1-3 glukosida. Permukaan sklerotium dapat mengeluarkan eksudat berupa ikatan ion, protein, karbohidrat,
enzim endopoligalakturonase, dan asam oksalat. Asam oksalat yang dihasilkan A. rolfsii (Curzi) bersifat racun terhadap tanaman (fitotoksik). A. rolfsii (Curzi)
juga mengeluarkan L-prolin yang merupakan antibiotik terhadap bakteri tertentu.
Selama masa awal pertumbuhannya, pembentukan asam oksalat meningkat (Sumartini, 2011).
Jamur A. rolfsii (Curzi) banyak ditemukan pada musim hujan, terutama pada tanah yang lembap. Dalam cuaca yang kering sklerotium dapat mengeriput membentuk struktur dorman, tetapi ini justru akan berkecambah dengan cepat jika kembali berada di lingkungan yang lembab. Suhu optimum untuk perkembangan penyakit adalah antara 22°C-29°C, kelembaban 55-100% dan optimunya pH 3 – 6 (Ferreira and Boley, 2006).
Tanaman inang jamur A. rolfsii (Curzi) sangat luas, meliputi family Leguminoceae (kedelai, kacang tanah, kacang hijau, kacang merah, buncis), Gramineae (padi, jagung, sorgum, terigu, rumput teki), Solanaceae (tomat, terung, kentang), Cucurbitaceae (kelompok labu), kapas, kubis, wortel, bit gula, bawang merah, krisan, dan tembakau (Semangun, 2003).
28 2.5.2. Gejala Infeksi Patogen A. rolfsii (Curzi)
Infeksi A. rolfsii pada kedelai biasanya mulai terjadi di awal pertumbuhan tanaman dengan gejala busuk kecambah atau rebah semai. Pada tanaman kedelai berumur yang lebih tua atau 2-3 minggu setelah tanam, gejalanya berupa busuk pangkal batang dan layu, pada bagian terinfeksi terlihat bercak berwarna coklat pucat dan di bagian tersebut tumbuh miselia jamur berwarna putih (Semangun, 2003).
Gambar 2.1. Infeksi Athelia rolfsiipada tanaman kacang kedelai yang masih muda dengan miselium putih pada bagian pangkal batang (a) dan pada batang tanaman dewasa yang diinkubasi pada suhu kamar dengan dibungkusplastik (b) (Sumartini,2012)
A. rolfsii pertama sekali menyerang batang, meskipun mungkin menginfeksi beberapa bagian tanaman dibawah kondisi lingkungan yang sesuai termasuk akar, buah, petiole, daun dan bunga (Gorbet et al. 2004). Tanda pertama infeksi pada Gambar 1 adalah coklat gelap pada batang atau di bawah tanah. Gejala pertama yang mungkin adalah proses penguningan dan kelayuan pada daun (Ferreira dan Boley, 2006). Gejala yang ditimbulkan oleh penyakit busuk batang ini yaitu tanaman menjadi layu, mula-mula daunnya menguning, dan pada leher akarnya tampak jamur yang berwarna putih. Leher akarnya mengering, selanjutnya tanaman akan menjadi mati (Gonsalves dan Ferreira, 2003).
29
Infeksi pada perakaran dan pangkal batang menyebabkan rusaknya pembuluh pengangkutan sehingga timbul gejala layu. Pada tingkat infeksi lanjut, di pangkal batang tanaman terinfeksi muncul tanda fisik dari patogen yaitu berupa miselia tipis berwarna putih, bentuk teratur seperti bulu, dan mudah dilihat secara visual karena tumbuh di pangkal batang dan di sekitar lubang tanam (Mehan et al, 2005).
Gambar 2.2. Sklerotia Athelia rolfsiipada media buatan (a);dilihat dari jarak dekat (b) (Fichtner, 2010).
Selain miselia, jamur mampu membentuk struktur sklerosia untuk alat berbiak. Sklerosia pada Gambar 2 berbentuk butiran sangat kecil (diameter 0,5–1 mm) berwarna putih saat baru tumbuh dan berubah menjadi kecoklatan setelah tua, biasanya mudah ditemukan di permukaan tanah sekitar lubang tanam dan di pangkal batang (Agrios, 2005).
2.6. Heritabilitas
Pendugaan nilai heritabilitas merupakan parameter genetik yang digunakan untuk mengukur kemampuan suatu genotip dalam populasi tanaman dalam mewariskan karakter yang dimilikinya. Machfud dan Sulistyowati (2009) menambahkan bahwa heritabilitas akan memberi gambaran suatu karakter
30
dipengaruhi oleh faktor genetik atau lingkungan, yang dapat digunakan untuk mengetahui hubungan genetik antara tetua dengan keturunan yang dihasilkan.
Heritabilitas dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu heritabilitas arti luas dan arti sempit. Heritabilitas arti luas digunakan untuk mengetahui besarnya ragam genetik yang muncul dalam ragam fenotipe, sedangkan heritabilitas arti sempit digunakan untuk mengetahui ragam aditif yang muncul dalam ragam fenotipe. Ragam aditif disebabkan karena adanya ragam yang muncul diantara lokus yang homozigot, sedangkan ragam dominan disebabkan karena adanya ragam lokus heterozigot yang muncul dalam populasi yang bersegregasi (Syukur et al., 2015).
Ada tiga kriteria nilai heritabilitas. yaitu : tinggi bila nilai h2 > 0,5, sedang bila nilai h2 terletak diantara 0,2 – 0,5 dan rendah bila nilai h2 < 0,2. Nilai heritabilitas sedang menunjukkan bahwa suatu sifat yang dimiliki individu dipengaruhi oleh faktor genetik dan lingkungan dengan proporsi yang seimbang.
Nilai heritabilitas tinggi menunjukkan bahwa fenotipe yang muncul pada tanaman lebih dipengaruhi oleh faktor genetik. Pada sifat yang memiliki nilai heritabilitas tinggi, pengaruh lingkungan sangat kecil sehingga faktor genetik lebih besar dalam mempengaruhi penampilan fenotipenya (Pinaria et al, 2005).
Nilai heritabilitas yang tinggi menunjukkan keefektifan seleksi yang dilakukan berdasarkan penampilan fenotip. Nilai heritabiltas yang tinggi disertai dengan nilai kemajuan genetik yang tinggi menunjukkan bahwa karakter tersebut dikendalikan oleh gen yang bersifat aditif dan seleksi akan efektif dilakukan untuk perbaikan karakter tersebut. Jika nilai duga heritabilitas tinggi maka seleksi dilakukan pada generasi awal karena karakter dari suatu genotip mudah
31
diwariskan ke keturunannya. tetapi sebaliknya bila nilai duga heritabilitas rendah maka seleksi dilakukan pada generasi lanjut karena sulit diwariskan pada generasi selanjutnya (Syukur et al, 2011).
Menurut Witcombe et al. (2008), nilai heritabilitas karakter pada lingkungan bercekaman sangat dipengaruhi oleh lingkungan dan interaksi antara genotipe dengan lingkungan sehingga menghasilkan nilai heritabilitas yang rendah serta mempengaruhi kemajuan genetik saat seleksi. Seleksi langsung yang dilakukan pada lingkungan bercekaman akan menghasilkan genotipe-genotipe terpilih yang mampu beradaptasi pada lingkungan bercekaman tersebut.
2.7. Uji Daya Hasil
Daya hasil adalah karakter kuantitatif yang menjadi target pemuliaan tanaman. Pengujian daya hasil dilakukan terhadap genotipe-genotipe terbaik hasil seleksi pada generasi tertentu. Genotipe-genotipe harapan yang telah melalui tahap pengujian daya hasil (pendahuluan, lanjutan dan multilokasi) dan menunjukkan keragaan yang lebih unggul dibandingkan dengan varietas pembanding serta stabil dapat diusulkan untuk dilepas sebagai varietas baru (Arsyad et al., 2012).
Genotipe-genotipe harapan sebelum dapat ditetapkan sebagai genotipe- genotipe ideal untuk dilepas sebagai varietas maka pengujian daya hasil pada berbagai kondisi lingkungan menjadi sangat penting dilakukan.Hal ini dimaksudkan untuk mengetahui stabilitas hasil genotipe-genotipe harapan pada kondisilingkungan yang berbeda (Suryati dan Chozin, 2007).
Pengujian daya hasil pada umumnya dibagi menjadi tiga tahap, yaitu a) uji daya hasil pendahuluan (UDHP), b) uji daya hasil lanjutan (UDHL), dan uji
32
multilokasi (UML). Pada tahap pengujian daya hasil pendahuluan ini diperlukan genotipe sebanyak mungkin agar peluang untuk mendapatkan genotipe yang hasilnya tinggi cukup besar (Sumarno, 2002). Evaluasi daya hasil diperlukan untuk mengetahui seberapa jauh produktivitas dari komoditi yang diujikan atau dievaluasi untuk mendapatkan tanaman yang kualitasnya dapat mengungguli tanaman lain yang sejenis (Poespodarsono 2008).
Uji daya hasil pendahuluan dimaksudkan untuk mengevaluasi untuk yang pertama kali beberapa genotipe atau varietas yang akan diujikan di suatu daerah baru (Tulus, 2011). Pengujian tahap awal (Uji daya hasil pendahuluan) diutamakan 50-60 genotipe homozigot di lokasi yang terbatas pada 2 – 3 lokasi dengan 2 ulangan per lokasi, selama 1-2 musim (Arsyad et al., 2007). Dalam pengujian daya hasil varietas unggul yang ada perlu diikutkan sebagai pembanding. Genotipe yang rata-rata hasilnya lebih tinggi daripada varietas pembanding dapat dilanjutkan pengujiannya ke pengujian daya hasil lanjutan (Sumarno, 2002).
Pada musim berikutnya, pengujian daya hasil lanjutan, diuji 15-20 genotipe di 4-5 lokasi.Selanjutnya dalam uji multilokasi, diuji 8-10 genotipe di 10-12 lokasi selama dua musim tanam. Ukuran petak percobaan pada pengujian daya hasil pendahuluan lebih kecil (6-8 m2) dan pada pengujian daya hasil lanjutan dan uji multilokasi lebih besar (10-15 m2) (Arsyad et al., 2007). Tahap uji multilokasi ini hanya 5 – 10 genotipe harapan saja yang perlu diuji. Tujuan pengujian pada uji multilokasi ini adalah untuk mengetahui daya adaptasi dari genotipe-genotipe harapan yang akan dilepas sebagai varietas unggul baru (Sumarno, 2005).
33
Genotipe-genotipe harapan yang telah melalui tahap pengujian daya hasil (pendahuluan, lanjutan, dan multilokasi) dan menunjukkaan keragaan yang lebih superior dan lebih stabil serta memiliki sifat unggul lainnya dibandingkan varietas pembanding dapat diusulkan untuk dilepas sebagai varietas baru (Arsyad et al., 2007).
34
BAB III. BAHAN DAN METODE 3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada tahun 2018/2019 di lahan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara. Perbanyakan isolat A. rolfsii Curzi dilaksanakan di Laboratorium Penyakit Tumbuhan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara,pengamatan komponen hasil di Laboratorium Pemuliaan Tanaman Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan dengan ketinggian tempat ± 25 mdpl.
3.2. Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah 11 genotipe kedelai putative mutan M7 diperoleh dari hasil seleksi pedegree generasi M6. Varietas Anjasmoro sebagai sumber tetua dan 2 varietas pembanding Agromulyo dan Kipas Putih. Pupuk yang digunakan adalah Urea, SP-36 dan KCl sebagai pemupukan dasar, kapur (dolomit), top soil sebagai media tanam, polibeg ukuran 40 x 50 cm sebagai tempat media tanam,insektisida berbahan aktifProfenos untuk mengendalikan hama,kompos, bambu, air, label, biopestisida Trichoderma, biakan murni A. rolfsii (Curzi), media Potato Dextrose Agar (PDA), jagung giling kasar, kapas, plastik HD/PP, alkohol 96%, Aquades, Spritus, Aluminium foil, Cling Wrap, sarung tangan, masker, dan bahan-bahan lain yang mendukung dalam penelitian ini.
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah meteran, pacak, tali plastik, timbangan, gembor, spidol, autoklaf, oven, erlenmeyer, gelas ukur, petridish, bunsen, mancis, scapel, jarum ose, Laminar Air Flow (LAF), mikroskop
35
biokuler, timbangan analitik, dan alat-alat lain yang mendukung dalam penelitian ini.
3.3. Metode Penelitian
Benih kedelai yang ditanam adalah benih M7 genotipe putatif mutan yang di peroleh dari hasil seleksi pedigree generasi M6. Penelitiaan uji daya hasil menggunakan rancangan augmented design. Perlakuan terdiri atas 11 genotipe dan 3 varietas kedelai di lokasi percobaan sebagai varietas pembanding (kontrol).
Tanaman kontrol yang ditanam adalah varietas Anjasmoro sebagai sumber tetua, Agromulyo, dan Kipas Putih. Tiga varietas pembanding tersebut diulang tiga kali, secara umum ada 11 kelompok genotipe yang digunakan di lahan yaitu M6(100)- A-25(5/3), M6(200)-A-11(32/3), M6(100)-A-6(31/1), M6(200)-A-17(18/5), M6(200)-A-17(13/6), M6(200)-A-12(6/5), M6(300)-A-8 (35/7), M6(300)-A-6 (33/8), M6(100)-A-25(2/7), M6(100)-A-25(3/4), M6(100)-A-25(3/7), masing- masing terdiri dari 30 tanaman. Kedelai Varietas Agromulyo, Kipas Putih dan Anjasmoro masing- masing terdapat 30 tanaman yang digunakan di lokasi percobaan.
3.4. Analisis Data
Penelitian terdahulu telah dilakukan sebelum penelitian ini dengan menggunakan teknik iradiasi sinar gamma, selanjutnya dalam penelitian ini dilihat keragaan daya hasil M7 hasil mutasi dan tetuanya melalui ragam fenotipe.
Model matematis Rancangan yang digunakan adalah sebagai berikut : Yij = μ + βi + τj + εij
Keterangan :
Yij = nilai pengamatan pembanding ke-i genotipe ke-j
36 μ = rataan umum
βi = pengaruh utama pembanding ke-i τj = pengaruh genotipe ke-j
εij = pengaruh galat perlakuan pembanding ke-i ulangan ke-j
Uji ANOVA dilakukan dengan menggunakan rancangan perbesaran (Augmented Design) berdasarkan literatur Sharma (2006), banyaknya ulangan yang digunakan tidak sama antar genotipe dimana genotipe yang diuji diulang satu kali (tanpa pengulangan) dan penguji/kontrol/tester (k) yang diulang r kali sehingga banyaknya g + rk menggunakan rancangan perbesaran (augmented design) yang ditampilkan pada Tabel 3.1.,
Tabel 3.1. Uji ANOVA pada Modified Augmented Design Sumber
Keragaman Db Jumlah
Kuadran (JK)
Kuadran Tengah
(KT) E (KT)
Blok r-1 JKb KTb
Perlakuan (g+k)-1 JKp KTp
Kontrol k-1 JKk KTk 2e+ 2k
Genotipe g-1 JKg KTg 2e+ 2g
GxK 1 JKgxk KTgxk
Galat ((g+rk)-1)-
((g+k)-1)-(r-1) JKe KTe 2e
Total
Terkoreksi (g+rk)-1 JKt
(Sharma, 2006)
Keterangan: r = jumlah ulangan; p = jumlah perlakuan; k = jumlah kontrol;
g = jumlah genotipe/genotipe ; e = galat; 2e = ragam galat; 2k = ragam pembanding; 2g = ragam genetic
Analisis ragam menggunakan diperoleh dari uji F menggunakan Microsoft Excel. Uji dunnet pada karakter agronomi antar galur mutan puttatif dengan varietas pembandingnya bertujuan untuk mengetahui secara statistik adanya perbedaan nilai tengah diantara keduanya. Rerata pengamatan dianalisis dengan Uji Jarak Berganda Duncan (UJBD) pada taraf 5% pada karakter kejadian
37
penyakit dan intensitas penyakit. Analisis data juga dilakukan untuk penghitungan ragam fenotipe, ragam lingkungan, ragam genotipe, heritabilitas dan keragaman genetik untuk masing-masing populasi (Gomez dan Gomez, 1995). Seleksi dilakukan dengan memilih genotipe terbaik untuk daya hasil tinggi dan tahan penyakit busuk pangkal batang.
3.5. Uji t
Untuk membandingkan secara statistik data populasi dengan menghitung rataan setiap karakter genotipe tanaman M7 dengan tetuanya yang diamati pada masing-masing populasi. Data dianalisis dengan uji t dengan menggunakan Microsoft Excel untuk menghitung rataan setiap karakter yang diamati lalu nilai tengah masing-masing populasi pada kondisi optimum dan sub optimum (cekaman penyakit) dengan pembanding. Nilai t dari kedua karakter kemudian dibandingkan dengan nilai t pada tabel pada taraf 5% dan 1% (Sharma, 2006).
T. hit =
Keterangan: T. Hit : nilai t hitung
X1 : nilai rataan perlakuan A (kontrol/ tanpa cekaman) X2 : nilai rataan perlakuan B (dengan cekaman/sub optimum) Sx1.x2 : galat baku dari selisih nilai rataan
S2 : nilai ragam
n : jumlah anggota populasi (Sudjana, 2001)
38 3.6. Keragaman Genetik
Keragaman dihitung setelah terlebih dahulu menghitung varians fenotipe (σ2p) dan varians genotipe (σ2g). Dari hasil analisis varians genotipe dan varians fenotipe didapat : Koefisien Varians Genotipe (KKG) dan Koefisien Varians Fenotipe (KKP) dengan menggunakan rumus :
KKG = x 100%
Nilai KKG mutlak yang tertinggi ditetapkan dari nilai KKG relatif 100%. Kriteria nilai koefesien keragaman genetik harapan (Alnopri, 2004) dikategorikan sebagai berikut
Rendah : KKG < 5%
Sedang : 5% < KKG < 15%
Tinggi : KKG > 15%
KKP = x 100%
Keterangan:
KKG = Koefesien keragaman genotipe KKP = Koefesien keragaman fenotipe
2g = ragam genotipe
2p = ragam fenotipe
μ = rata-rata seleuruh populasi tiap karakter tanaman
Kriteria nilai koefesien keragaman fenotip harapan (Alnopri, 2004) dikategorikan sebagai berikut
Rendah : KKF < 10%
Sedang : 10% < KKF < 20 % Tinggi : KKF > 20 %
39 3.7. Heritabilitas
Heritabilitas adalah hubungan antara ragam genotipe dengan ragam fenotipe. Hubungan ini menggabarkan sebarapa jauh fenotipe yang tampak merupakan refleksi dari genotipe. Heritabilitas biasanya dinyatakan dalam persen (%). Nilai heritabilitas dihitung dengan menggunakan rumus (Singh dan Chaudhari, 2007):
2e =
2g = KTg –KTe
2p = 2g + 2e
h2 = x 100%
dimana: σ2p = σ2F
σ2e = (σ2P1+ σ2P2+ σ2F1) / 3 σ2g = σ2p+ σ2e
Keterangan:
σ2p : Ragam fenotipe
σ2e : Ragam lingkungan
σ2g : Ragam genotipe
σ2Fn : Turunan ke-n
h2 : Heritabilitas arti luas
Kriteria nilai heritabilitas menurut Standfield (1991) :
• h2> 0,5 : nilai heritabilitas tinggi
• h2 terletak antara 0,2 – 0,5 : nilai heritabilitas sedang
• h2< 0,2 : nilai heritabilitas rendah
40 3.8. PELAKSANAAN PENELITIAN
3.8.1. Penyedian sumber inokulum A. rolfsi Curzi
Sumber inokulum diisolasi dari tanaman kacang kedelai di lahan Balai Benih Induk Sumatera Utara Kelurahan Tanjung Selamat, Medan yang telah terinfeksi A. rolfsii Curzi. Bagian batang yang terinfeksi dibersihkan dengan alkohol 90 % untuk sterilisasi permukaan, kemudian dibilas dengan air steril sebanyak 3 kali. Selanjutnya potongan tersebut di inkubasi pada suhu kamar dan
di atas tisu yang di jaga kelembabannya selama ± 10-14 hari. Miselium yang tumbuh diisolasi kembali di media PDA untuk mendapatkan biakan murni.
3.8.2. Pembuatan Media PDA
Pembuatan Media PDA untuk 1 liter terdiri dari 39 gr media PDA instan dan 1000 ml aquades kemudian dicampurkan dan dimasak media PDA dengan air aquades 1000 ml diatas kompor hingga mendidih. Kemudian dimasukkan larutan PDA ke dalam Erlenmeyer, lalu di autoclave selama 15 menit dengan suhu 121ºC tekanan 1 atm.
3.8.3. Pengkulturan isolat A. rolfsii Curzi dalam media substrat
Media substrat jagung yang telah dihaluskan dimasukkan kedalam kantong plastik kemudian dikukus dan disterilkan dalam autoclave ± 15 menit pada tekanan 1 atm, ini dilakukan berdasarkan deskripsi yang dikemukakan oleh Hamdiyati et al., (2000). Setelah media steril dan dingin, biakan murni A. rolfsii Curzi dimasukkan ke dalam media substrat kemudian di inkubasi pada suhu 28 ºC selama 10-14 hari.
41 3.8.4. Persiapan Lahan
Persiapan lahan dilakukan dengan membersihkan vegetasi gulma, sampah/kotoran, bebatuan, dan bongkahan kayu. Tempat penelitian dekat dengan sumber air, bebas mendapat cahaya matahari, tidak ternaungi dan areal tanam tidak tergenang air. Kemudian dibuat bedengan atau plot dengan ukuran 7 m x 11 m, dan ukuran lahan 25 m x 11 m kemudian dibuat saluran drainase antar plot atau bedengan dengan lebar 50 cm. Satu areal lahan terdiri dari dua perlakuan yaitu lahan optimum (tanpa aplikasi patogen A. rolfsii Curzi) seluas 7 m x 11 m dan lahan dengan aplikasi patogen A. rolfsii Curzi seluas 7 m x 11.
Penyemprotan herbisida dilakukan 3-5 hari sebelum olah tanah.
3.8.5. Persiapan Media Tanam
Media tanam yang digunakan adalah top soil yang digemburkan dengan menggunakan cangkul, lalu diisikan ke dalam polibeg. Kemudian polibeg disusun sesuai bagan lahan percobaan.
3.8.6. Pemilihan Benih
Pemilihan benih kedelai dilakukan dengan memilih benih yang masih utuh, tidak cacat dan tidak rusak. kemudian merendam benih di dalam air selama 5 menit sebelum penanaman. Benih yang tenggelam di klasifikasikan sebagai benih yang bernas.
3.8.7. Penanaman
Benih kedelai varietas Anjasmoro hasil mutasi (M6) yang telah diseleksi dari individu terbaik sebagai tetua, varietas Agromulyo, Anjasmoro dan Kipas Putih sebagai pembanding. Penanaman menggunakan sistem tugal dengan kedalaman 3 cmdengan jarak antar polibeg 10 cm x 10 cm Setiap lubang tugal
42
diisi 1 biji kedelai kemudian ditutup dengan top soil dan campuran kompos. Pada saat menanam benih kedelai diberi perlakuan insektisida karbofuran dengan dosis 2 kg/ha secukupnya untuk mencegah serangan lalat bibit.
3.8.8. Inokulasi Patogen A.rolfsii (Curzi)
Inokulasi patogen A.rolfsii (Curzi) ke tanaman kedelai dilakukan berdasarkan metode yang dikemukakan oleh Husna (2016) dengan cara menaburkan inokulum A.rolfsii (Curzi) sebanyak15 gr/tanaman di sekitar pangkal batang tanaman kedelai yang telah berumur 2 minggu pada lahan yang tercekam.
3.8.9. Pemupukan
Pemupukan dilakukan sesuai dengan dosis anjuran kebutuhan pupuk kedelai yaitu 100 kg Urea/ha (2,25 g /lubang tanam), 200 kg TSP/ha (3,375 g /lubang tanam), dan 100 kg KCl/ha (4,5 g/lubang tanam). Pemberian pupuk N (Urea) diberikan dua kali, yaitu pada saat tanam bersamaan dengan pemberian pupuk P dan K dan pada penyiangan kedua (28 HST) pada saat pembentukan primordia bunga untuk mendorong pembentukan polong dan peningkatan protein tanaman masing-masing diberikan ½ dosis anjuran. Pupuk P (SP 36) dan pupuk K (KCl) diberikan satu kali bersamaan saat tanam ditempatkan dengan jarak 7-10 cm dari lubang tanam dan ditutup dengan tanah.
3.8.10. Pemeliharaan Tanaman 3.8.10.1. Penyiraman
Penyiraman dilakukan 2 kali sehari yaitu pada pagi hari dan sore hari, disesuaikan dengan keadaan cuaca.
