Uji Daya Hasil Lanjutan Galur-galur Kedelai

2
TINJAUAN PUSTAKA
Botani Tanaman Kedelai
Kedelai (Glycine max (L.) Merr.) bukanlah tanaman asli Indonesia.
Kedelai diduga berasal dari daratan pusat dan utara Cina atau kawasan subtropis.
Kedelai termasuk ke dalam famili Leguminoceae. Kedelai diklasifikasikan
menjadi tiga subgenus, yaitu : 1) Glycine (pengganti Leptocyamus), 2) Bracteata
(pengganti Glycine), dan 3) Soja (Hidajat, 1985).
Subgenus kedelai yang banyak dibudidayakan adalah subgenus Soja.
Subgenus Soja terdiri dari dua jenis, yaitu Glycine ussuriensis dan Glycine max.
Glycine ussuriensis merupakan kedelai liar yang merambat dengan daun
bertangkai tiga, kecil dan sempit, berbunga ungu serta berbiji kecil keras berwarna
hitam hingga coklat tua. Glycine max memiliki warna bunga putih atau ungu,
memiliki bentuk daun dan biji yang beragam. Spesies Glycine ussuriensis dan
Glycine max memiliki jumlah kromosom somatik 2n = 40 (Adie dan Krisnawati,
2007). Klasifikasi dari G. max (L) Merrill adalah :
Ordo
: Polypetales
Famili
: Leguminoceae
Sub-famili
: Papilionoidae
Genus
: Glycine
Sub-genus
: Soja
Spesies
: Glycine max
Kedelai merupakan tanaman semusim, berupa semak rendah, tumbuh
tegak, berdaun lebat, dengan beragam morfologi. Tinggi tanaman berkisar antara
10 sampai dengan 200 cm (Hidajat, 1985). Namun, kedelai yang umumnya
dibudidayakan oleh petani di Indonesia memiliki tinggi tanaman yang berkisar
antara 40 – 90 cm (Adie dan Krisnawati, 2007). Cabang pada tanaman kedelai
akan muncul pada batang utama (Adisarwanto, 2007). Tanaman kedelai dapat
memiliki cabang sedikit atau banyak tergantung kultivar dan lingkungan tempat
hidupnya. Pola percabangan pada tanaman kedelai sangat bervariasi (Hidajat,
1985; Adie dan Krisnawati, 2007).
2
Tanaman kedelai memiliki empat tipe daun, yaitu daun biji atau kotiledon,
daun primer sederhana (unifoliat), daun bertiga (trifoliat), dan daun profila. Daun
primer sederhana atau daun unifoliat tumbuh pada buku pertama di atas kotiledon
dengan bentuk daun oval (bulat). Daun trifoliat terbentuk pada buku di atas buku
daun unifoliat. Daun profila adalah daun yang terdapat pada pangkal cabang
(Hidajat, 1985). Anak daun pada daun trifoliat memiliki bentuk yang beragam
dari bulat hingga lancip. Sistem perakaran kedelai terdiri dari dua macam, yaitu
akar tunggang dan akar sekunder (serabut) yang tumbuh dari akar tunggang.
Umumnya akar tunggang hanya tumbuh pada kedalaman lapisan tanah olahan
yang tidak terlalu dalam, yaitu sekitar 30 – 50 cm (Adie dan Krisnawati, 2007).
Pertumbuhan batang pada kedelai dibagi menjadi dua tipe. Pembagian tipe
pertumbuhan batang ini berdasarkan keberadaan bunga pada ujung batang. Tipe
batang pertama adalah indeterminat, yaitu pertumbuhan vegetatif berlanjut setelah
terjadi pembungaan. Tipe kedua adalah determinat dimana pertumbuhan vegetatif
terhenti ketika terjadi pembungaan (Hidajat, 1985; Adisarwanto, 2007). Masingmasing tipe pertumbuhan batang tersebut memiliki karakter yang khas (Tabel 1).
Tabel 1. Perbedaan Tipe Tumbuh Tanaman Kedelai
Sifat
Tipe Determinat
Pertumbuhan vegetatif Berhenti setelah
berbunga
Jumlah buku setelah
Tidak bertambah
berbunga
Masa berbunga
Tidak lama
Mulai berbunga
Bunga pertama terbentuk
lebih lama pada bagian
atas batang
Jumlah bunga yang
Banyak
terbuka tiap hari
Bentuk tanaman
Agak silindris, ujung
batang berakhir dengan
kelompok bunga
Ujung batang
Hampir sama besar
dengan batang bagian
tengah
Batang
Pendek-sedang
Daun
Daun teratas sama besar
dengan daun pada batang
bagian tengah
Sumber: Hidajat (1985)
Tipe Indeterminat
Berlanjut setelah
berbunga
Bertambah
Lama
Bunga pertama terbentuk
lebih cepat pada batang
bagian bawah batang
Sedikit
Seperti kerucut, ujung
batang tidak berakhir
dengan kelompok bunga
Lebih kecil dari batang
bagian tengah
Tinggi melilit
Daun teratas lebih kecil
dari daun pada batang
bagian tengah
2
Kedelai merupakan tanaman yang memiliki tipe penyerbukan sendiri.
Penyerbukan sendiri terjadi bila polen berasal dari bunga yang sama atau bunga
yang berbeda pada tanaman yang sama (Allard, 1995). Kedelai memiliki sistem
penyerbukan tertutup atau kleistogami. Penyerbukan tertutup ini terjadi pada saat
bunga masih kuncup yang disebabkan serbuk sari masak sebelum bunga
membuka dan putik memanjang
segera setelah serbuk sari masak. Tanaman
memasuki fase reproduktif saat tunas aksilar berkembang menjadi kelompok
bunga dengan 2 sampai 35 kuntum bunga setiap kelompok (Adie dan Krisnawati,
2007).
Tanggapan Kedelai terhadap Beberapa Faktor Iklim
Faktor iklim yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman kedelai adalah
lama penyinaran, intensitas cahaya matahari, suhu, kelembaban udara, dan curah
hujan. Kedelai merupakan tanaman hari pendek. Kedelai tidak akan berbunga bila
lama penyinaran (panjang hari) melampaui batas kritis, yaitu melebihi 16 jam dan
mempercepat pembungaan bila lama penyinaran kurang dari 12 jam (Sumarno
dan Manshuri, 2007).
Cahaya adalah faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi pertumbuhan
dan perkembangan tanaman kedelai. Salisbury dan Ross (1995) menyatakan
bahwa cahaya memiliki peranan yang besar dalam proses fisiologi, seperti
fotosintesis, respirasi, pertumbuhan dan perkembangan, pembukaan dan
penutupan stomata, berbagai pergerakan tanaman, dan perkecambahan. Gardner et
al. (1991) menambahkan bahwa cahaya diperlukan dalam proses fotosintesis
sehingga kondisi kekurangan cahaya pada tanaman kedelai dapat mengganggu
fotosintesis tanaman yang mengakibatkan hasil asimilasi yang diproduksi menjadi
berkurang.
Interaksi antara suhu, intensitas radiasi matahari, dan kelembaban tanah
sangat menentukan laju pertumbuhan tanaman kedelai. Suhu di dalam tanah dan
di atmosfer berpengaruh terhadap pertumbuhan akar, dan tanaman kedelai. Suhu
berinteraksi dengan panjang penyinaran (photo period) dan berperan dalam
menentukan waktu berbunga serta pembentukan polong. Suhu yang rendah akan
2
menghambat pembentukan polong, sedangkan suhu yang tinggi berakibat pada
rontoknya polong (Sumarno dan Manshuri, 2007).
Pengaruh langsung kelembaban udara terhadap pertumbuhan dan
perkembangan tanaman berkaitan dengan perkembangan hama dan penyakit
tertentu. Kelembaban udara terutama berpengaruh terhadap proses pemasakan biji
dan kualitas benih. Menurut Sumarno dan Manshuri (2007) kelembaban udara
yang optimal bagi tanaman kedelai berkisar antara 75 – 90% selama periode
tanaman tumbuh sampai fase pengisian polong dan kelembaban udara rendah
(60 – 75%) pada waktu pemasakan polong sampai panen. Curah hujan yang tinggi
selama proses pengeringan polong menurunkan kualitas biji dan mutu benih,
karena polong dan biji menyerap kelembaban dari luar
Secara umum kebutuhan air untuk kedelai umur 80 – 90 hari berkisar
antara 360 – 405 mm/ bulan (Sumarno dan Manshuri, 2007).
Menurut
Adisarwanto (2007) curah hujan yang berkisar 200 – 250 mm masih dapat
ditoleransi oleh tanaman kedelai, namun bila curah hujan kurang dari 200
mm/bulan,
maka
kurang
sesuai
untuk
mendukung
pertumbuhan
dan
perkembangan tanaman kedelai.
Pengaruh Naungan dan Mekanisme Adaptasi Tanaman Kedelai
Salah satu bentuk cekaman lingkungan yang dihadapi tanaman kedelai di
bawah tegakan tanaman perkebunan, misalnya karet adalah intensitas cahaya yang
rendah akibat naungan. Menurut Asadi et al. (1997) intensitas cahaya yang rendah
dapat mempengaruhi pembukaan stomata sehingga fotosintesis akan menurun.
Apabila fotosintesis menurun, maka fotosintat yang dihasilkan selama tanaman
dinaungi menjadi berkurang. Trikoesoemaningtyas (2008) menambahkan bahwa
intensitas cahaya yang rendah dapat mempengaruhi pertumbuhan dan hasil
kedelai.
Umumnya kedelai yang ditumpangsarikan atau dinaungi dengan tanaman
semusim (misalnya jagung) mengalami penurunan hasil (Asadi et al., 1997).
Penurunan hasil tanaman kedelai pada tingkat naungan 33% bila dibandingkan
dengan hasil tanaman kedelai pada kondisi intensitas cahaya berkisar antara
2 – 45%. Selain itu, naungan juga mengakibatkan batang tanaman kedelai
2
mengalami etiolasi. Elfarisna (2000) menyatakan bahwa kondisi naungan berat
(tingkat naungan 50%) dapat meningkatkan tinggi tanaman, luas daun, dan jumlah
klorofil tanaman kedelai, tetapi menurunkan jumlah cabang, ketebalan daun,
kerapatan stomata, polong isi, polong hampa, ukuran biji dan bobot biji per
tanaman. Hal ini didukung oleh hasil penelitian Efendi (2007) bahwa tingkat
naungan yang berat, yaitu tingkat naungan 50% akan menurunkan komponen
hasil dan hasil kedelai. Jumlah polong total yang mampu dihasilkan pada kondisi
intensitas cahaya sebesar 50% hanya berkisar 7.03 – 9.07 polong dengan jumlah
polong isi berkisar 2.76 – 8.46 polong. Hanafiyah (2007) menambahkan bahwa
pada kondisi intensitas cahaya 50% penurunan bobot biji per tanaman cukup
besar, yaitu mencapai 66.45%.
Kedelai yang ditanam dalam kondisi intensitas cahaya rendah secara
alamiah akan melakukan berbagai adaptasi, seperti perubahan morfologi, fisiologi
dan biokimia. Besarnya kemampuan tanaman kedelai untuk beradaptasi dalam
kondisi intesitas cahaya rendah tergantung pada kemampuan tanaman kedelai
tersebut dalam melakukan fotosintesis pada kondisi intensitas cahaya rendah
secara efisien. Tanaman kedelai memberikan respon terhadap kondisi intensitas
cahaya yang rendah dengan mengubah anatomi dan morfologinya sehingga
efisien dalam menangkap dan memanfaatkan cahaya yang diterima (Jufri, 2006).
Kedelai yang ditanam pada kondisi ternaungi diduga beradaptasi dengan
meningkatkan tinggi tanaman, luas daun, mengurangi jumlah cabang, jumlah
buku, dan ketebalan daun (Handayani, 2003). Menurut Jufri (2006) salah satu
bentuk mekanisme penghindaran agar kekurangan cahaya yang diterima tanaman
kedelai tidak begitu besar adalah melalui perubahan ketebalan daun dan
penurunan bobot spesifik daun. Mekanisme adaptasi yang dilakukan tanaman
kedelai pada intensitas cahaya rendah selain mekanisme penghindaran adalah
melalui mekanisme toleransi. Galur-galur kedelai yang toleran melakukan
mekanisme toleransi dengan mempertahankan aktivitas enzim-enzim fotosintesis
tetap tinggi dibandingkan dengan galur-galur kedelai yang peka.
Secara fisiologi dan biokimia, biasanya tanaman kedelai yang yang
ternaungi akan mengalami laju fotosintesis yang rendah, namun galur-galur
kedelai yang toleran akan mempertahankan laju fotosintesis tetap tinggi. Hasil
2
penelitian Sopandie et al. (2006) menunjukkan bahwa pada intensitas cahaya 50%
laju fotosintesis pada Ceneng (toleran naungan) mampu mencapai 73% dari
kontrol, sedangkan Godek (peka naungan) hanya mencapai 68% dari kontrol. Hal
ini menunjukkan bahwa Ceneng memiliki kemampuan yang lebih tinggi dalam
mempertahankan laju fotosintesis pada kondisi defisit cahaya dibandingkan
Godek. Selain itu, Kisman (2007) menyatakan bahwa kandungan klorofil a dan b
pada daun tanaman genotipe kedelai yang toleran lebih tinggi dan rasio klorofil
a/b lebih rendah dibandingkan dengan tanaman kedelai yang peka. Hal ini
ditunjukkan oleh hasil penelitian Kisman (2007) bahwa pada genotipe yang
toleran, yaitu Ceneng dan Pangrango kandungan klorofil a dan b lebih tinggi
dibandingkan genotipe yang peka, yaitu Slamet dan Godek.
Pemuliaan Tanaman Kedelai
Pemuliaan kedelai
di
Indonesia
secara
umum
bertujuan untuk
menghasilkan varietas unggul berdaya hasil tinggi dan beradaptasi untuk berbagai
agroekologi. Sejak tahun 1990 program perakitan varietas kedelai mulai diarahkan
untuk beradaptasi spesifik agroekologi seperti lahan sawah (irigasi dan tadah
hujan), lahan kering (masam dan bukan masam), lahan rawa, dan sebagainya
(Arsyad et al., 2007). Selain
diarahkan untuk beradaptasi pada agroekologi
tertentu, pengembangan kedelai juga diarahkan untuk ditanam sebagai tanaman
sela di lahan perkebunan mengingat areal perkebunan di Indonesia yang cukup
luas. Menurut Asadi et al. (1997) kedelai yang toleran naungan dapat ditanam
sebagai tanaman sela sebelum tanaman pokok memasuki fase tanaman
menghasilkan (TM), yaitu pada saat tanaman pokok berumur 2 – 3 tahun dengan
tingkat naungan sekitar 33 – 50%. Sunarlim (1997) menambahkan sistem tanam
secara tumpangsari dengan kedelai sebagai tanaman sela bagi tanaman pokok
perkebunan dapat meningkatkan produktivitas lahan, mencegah erosi, menyerap
tenaga kerja, diversifikasi hasil, dan memberikan nilai tambah bagi petani. Selain
itu, adanya tanaman sela pada saat tanaman belum menghasilkan dapat
mengurangi resiko kegagalan panen.
Pemuliaan untuk mendapatkan varietas unggul kedelai pada dasarnya
meliputi empat tahap penting, yakni pembentukan populasi dasar untuk bahan
seleksi, pembentukan galur murni, pengujian daya hasil, pemurnian dan
2
penyediaan benih (Sumarno, 1985). Kegiatan pemuliaan tanaman kedelai diawali
dengan melakukan seleksi terhadap varietas lokal dan introduksi. Introduksi
adalah suatu upaya mendatangkan suatu kultivar tanaman dari suatu wilayah ke
wilayah baru. Introduksi memegang peranan penting dalam perkembangan
tanaman kedelai di Indonesia (Somaatmadja, 1985). Tanaman introduksi ini dapat
langsung
dikembangkan
melalui proses
adaptasi
langsung.
Selain
itu,
pengembangan tanaman introduksi dapat dilakukan dengan seleksi dan
persilangan (Poespodarsono, 1988).
Cara pemilihan tanaman dapat dilakukan dengan seleksi massa atau galur
murni. Seleksi massa didasarkan pada penampilan luar (fenotipe). Biji tanamantanaman yang terpilih disatukan dan dijadikan sebagai benih untuk generasi
berikutnya. Seleksi galur murni dilakukan dengan memilih tanaman terbaik dari
barisan terbaik. Tanaman yang terpilih secara individual dipanen terpisah dan
diberi nomor sendiri untuk bahan tanam musim berikutnya (Mangoendidjojo,
2003). Poespodarsono (1988) menyatakan bahwa varietas yang dihasilkan dari
seleksi massa tidak seseragam varietas yang dihasilkan dari seleksi galur murni,
namun memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap perubahan lingkungan.
Arsyad et al. (2007) menambahkan bahwa saat ini metode seleksi massa telah
jarang digunakan untuk perakitan suatu varietas.
Selain dengan metode seleksi pada plasma nutfah yang telah ada,
pemuliaan dapat dilakukan melalui persilangan di antara individu-individu yang
berbeda sifatnya lalu dilanjutkan dengan seleksi. Menurut Arsyad et al. (2007)
persilangan bertujuan untuk menghasilkan keragaman genetik pada populasi dasar
dan menggabungkan sifat-sifat baik yang diinginkan. Penggabungan sifat-sifat
baik dapat dilakukan dengan single-cross (silang tunggal antara dua tetua) dan
threeway-cross (silang tiga tetua). Poespodarsono (1988) menyatakan bahwa
persilangan diantara individu-individu yang berbeda sifatnya pada generasi F1
menghasilkan populasi yang bersegregasi (F2) yang memberikan peluang adanya
keragaman genetik pada populasi tersebut. Keragaman genetik populasi hasil
segregasi merupakan bahan dasar yang baik untuk seleksi.
Individu-individu pada generasi bersegregasi (F2) yang terpilih kemudian
dibentuk menjadi galur-galur homozigot. Umumnya galur-galur homozigot hasil
2
seleksi dievaluasi terlebih dahulu selama satu musim dan kemudian galur-galur
yang superior masuk ke dalam pengujian daya hasil (Arsyad et al., 2007).
Pengujian daya hasil meliputi tiga tahap pengujian, yaitu uji daya hasil
pendahuluan (UDHP), uji daya hasil lanjutan (UDHL), dan uji multi lokasi
(UML). Tahap uji daya hasil pendahuluan membutuhkan galur dalam jumah yang
besar agar peluang untuk memperoleh galur yang hasilnya tinggi cukup besar
pula. Tahap uji daya hasil lanjutan umumnya galur yang diuji berjumlah 10 – 20
galur, termasuk varietas unggul pembanding. Jumlah lokasi sekurang-kurangnya
empat lokasi, selama 2 – 4 musim. Selanjutnya, dilakukan uji multi lokasi
terhadap 5 – 10 galur harapan dengan tujuan mengetahui daya adaptasi dari galurgalur harapan yang akan dilepas sebagai varietas baru (Sumarno, 1985).
Tipe Ideal (Ideotype) Tanaman Kedelai
Perakitan varietas kedelai bertujuan untuk mendapatkan varietas kedelai
yang berdaya hasil tinggi serta sesuai pada berbagai agroekosistem. Menurut
Arsyad et al. (2007) dasar pertimbangan perakitan varietas unggul kedelai adalah
(a) spesifik agroekosistem, (b) kesesuaian potensi hasil dan kualitas produk
dengan kebutuhan konsumen, (c) stabilitas hasil tinggi (tahan hama-penyakit,
toleran kekeringan, dan keracunan hara), (d) memiliki kemampuan aktivitas
fotosintesis yang tinggi, (e) umur genjah untuk lahan sawah (< 75 hari), (f) umur
sedang dengan daya hasil tinggi, (g) pengembangan untuk daerah luar Jawa,
seperti Sumatera, Sulawesi, Nusa Tenggara, Papua, dan Kalimantan.
Pengembangan kedelai di daerah luar Jawa khususnya Sumatera
memerlukan varietas kedelai yang mampu beradaptasi dengan kondisi lahan yang
terdapat pada daerah tersebut. Umumnya lahan di Sumatera merupakan lahan
kering masam. Derajat kemasaman tanah (pH) berkisar antara 4.0 – 5.0.
Rendahnya pH tanah bersifat genetik, yaitu berasal dari bahan induk tanah yang
memiliki sifat masam. Secara taksonomi lahan kering masam tergolong ordo
Ultisol yang ditandai dengan ukuran agregat tanah yang relatif besar dan stabil
(Rachman et al., 2007).
Tipe tanaman ideal (plant-ideotype) yang berdaya hasil tinggi dan
beradaptasi pada lahan suboptimum menurut Arsyad et al. (2007) memiliki umur
2
berbunga 40 – 45 hari, umur masak 90 – 95 hari, tipe tumbuh semi indeterminat,
tinggi tanaman 80 – 100 cm, percabangan antara 5 – 6 cabang, batang kokoh
(tidak mudah rebah), polong tidak mudah pecah pada cuaca panas, biji berukuran
sedang (12 g/100 biji), bulat dan berwarna kuning.
Para pemulia hingga saat ini telah berusaha merakit varietas kedelai yang
adaptif pada lingkungan suboptimal seperti lahan kering masam, lahan sawah
tadah hujan, dan lahan rawa. Beberapa varietas telah dihasilkan dan dirilis sebagai
varietas unggul dan adaptif pada lingkungan suboptimum serta dianggap sesuai
dengan kriteria tanaman ideal (ideotype). Beberapa varietas yang dianggap sesuai
dengan kriteria tanaman ideal yang adaptif pada lahan kering masam diantaranya
Wilis dan Tidar (Arsyad dan Nur, 2006). Selain itu, varietas lain yang juga telah
dirilis sebagai varietas adaptif lahan kering masam adalah varietas Tanggamus,
Sibayak, Nanti, Ratai, dan Seulawah dengan produktivitas rata-rata sebesar
2.2 – 2.5 ton/ha, berumur sedang (86 – 93 hari), biji berukuran sedang dan
berwarna kuning hingga kuning kehijauan serta tahan terhadap penyakit karat
daun. Varietas yang adaptif lahan rawa/pasang surut diantaranya adalah varietas
Lawit dan Menyapa dengan produktivitas yang cukup tinggi, yaitu 2.0 ton/ha,
berumur sedang, dan memiliki ukuran biji kecil sampai sedang (Arsyad et al.,
2007).