PEMULIAAN TANAMAN MENYERBUK SENDIRI1 and

(1)

(2)



_{Tujuan pemuliaan}



Dasar genetik tanaman



Keragaman genetik



_{Metode pemuliaan}

(3)

Tujuan



_{Mendapatkan tanaman superior yang}

memiliki sifat-sifat unggulan



_{TUGAS 1}

_:



Cari 10 tanaman menyerbuk sendiri



Cari tujuan pemuliaan pada tanaman

(4)

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

(5)

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

(6)

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}

(7)

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

(8)

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}

(9)

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,

(10)

Sumber : www.thechileman.org

(11)

Tugas 3



_{Cari pusat keragaman (origin of diversity,}

Vavilov) tanaman menyerbuk sendiri (10

tanaman)

(12)

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

(13)

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

Sumber : balitjestro

(14)

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

(15)

https://www.crops.org

(16)

Tugas 4



_{Cari lembaga-lembaga (dalam atau luar}

negeri) yang berhubungan dengan koleksi

tanaman menyerbuk sendiri (10 tanaman)

(17)

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)

(18)

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

(19)

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

(20)



_{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

(21)

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

(22)

4. Pelabelan

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

(23)

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}

(24)

Mutasi

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

 _{Terjadi secara :}

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

(25)

Contoh tanaman hasil

mutasi

Sorghum hasil mutasi

(26)

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

(27)

(28)

Induksi poliploidi pisang secara in vitro telah menghasilkan beberapa tanaman pisang tetraploid (Mas Madu) dengan daun

(29)

Metode Pemuliaan Tanaman



_Hibridisasi

_

_{penanganan generasi bersegregasi}

dengan menggunakan :

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

 Single Seed Descent (SSD)

(30)

INTRODUKSI

Varietas Baru Langsung digunakan_{Sebagai Varietas Baru} Pengujian

KOLEKSI

(31)

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

(32)

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

(33)

(34)

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

(35)

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

(36)

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.

(37)

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 :}

(38)

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 :

(39)

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

(40)

x x x x x x x x x

baik diuji dengan beberapa ulangan

Bagan Seleksi Galur

(41)

Tugas !

(42)

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

(43)

Metode seleksi terhadap hasil

hibridisasi



_{Metode silsilah (pedigree)}



Metode curah (bulk)

(44)

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}

(45)

 _{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.}

(46)

Tahapan seleksi Pedigree

F6- F7 Uji Daya hasil pendahuluan

F8-F12 _{Uji multilokasi}

(47)

(48)

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

(49)

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}

(50)

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}

(51)

Tahapan Seleksi Curah

F8 Uji daya hasil pendahuluan _{dengan varietas pembanding}

F9

Uji Multilokasi

(52)

(53)

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.

(54)

Kekurangan metode bulk

 _{Silsilah galur tidak tercatat sejak awal}

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

(55)

Tugas :

Apa persamaan metode seleksipedigree dan

bulk?

Apa berbedaan antara seleksipedigree

dan

bulk?

(56)

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

(57)

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

(58)

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.

(59)

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

(60)

Bulk

50-100 tanaman

A X B

(61)

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

variety release

(62)

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}

(63)

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.

(64)

Tahapan Metode Silang Balik



Pada akhir kegiatan, BC4 dikawinkan

sendiri sehingga terjadi segregasi dan

diseleksi untuk mendapatkan galur

(65)

(66)

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

(67)

X

Single Gene Transfer :

Linkage Drag with Traditional Backcross Breeding

Donor

variety

Resistance

Gene

Commercial

Variety

(68)

Prosedur silang balik

(i) Musim pertama



Recurrent Parent (RP) disilangkan dengan

Donor Parent (DP) → menghasilkan generasi

F1.

(ii) Musim kedua



F1 x RP → BC1F1

(69)

(70)

(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

(71)

(v) Benih BC2F3 ditanam Tanaman terpilih yg mengan

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

BC3F3 x RP

↓

BC4F3 x RP

 _↓

(72)

(

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