II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tanaman Kedelai 2.1.1 Sejarah singkat

II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tanaman Kedelai
2.1.1 Sejarah singkat
Kedelai merupakan tanaman pangan berupa semak yang tumbuh tegak.
Kedelai jenis liar Glycine ururiencis, merupakan kedelai yang menurunkan
berbagai kedelai yang kita kenal sekarang (Glycine max (L) Merril). Berasal dari
daerah Manshukuo (Cina Utara). Kedelai adalah salah satu tanaman polongpolongan yang menjadi bahan dasar banyak makanan dari Asia Timur seperti
kecap, tahu, dan tempe. Di Indonesia, yang dibudidayakan mulai abad ke-17
sebagai tanaman makanan dan pupuk hijau. Kedelai merupakan sumber utama
protein nabati dan minyak nabati dunia. Penyebaran tanaman kedelai ke
Indonesia berasal dari daerah Manshukuo menyebar ke daerah Mansyuria: Jepang
(Asia Timur) dan kenegara-negara lain di Amerika dan Afrika (Kantor Deputi
Menegristek dan teknologi MIG Crop dalam Migroplus.com).
2.1.2 Manfaat kedelai
Kacang kedelai yang diolah menjadi tepung kedelai secara garis besar dapat
dibagi menjadi 2 kelompok manfaat utama, yaitu olahan dalam bentuk protein
kedelai dan minyak kedelai. Dalam bentuk protein kedelai dapat digunakan
13
sebagai bahan industri makanan yang diolah menjadi susu, vetsin, kue-kue,
permen dan daging nabati serta sebagai bahan industri bukan makanan, seperti
kertas, cat cair, tinta cetak dan tekstil. Olahan dalam bentuk minyak kedelai
digunakan sebagai bahan industri makanan dan non makanan. Industri makanan
dari minyak kedelai yang digunakan sebagai bahan industri makanan berbentuk
gliserida sebagai bahan untuk pembuatan minyak goreng, margarin dan bahan
lemak lainnya. Pengolahan kedelai dalam bentuk lecithin, antara lain margarin,
kue, tinta, kosmetika, insektisida dan farmasi (Kantor Deputi Menegristek dan
teknologi MIG Crop dalam Migroplus.com).
2.1.3 Sentra penanaman
Di salah satu negara bagian Amerika Serikat, terdapat areal pertumbuhan kedelai
yang sangat luas sehingga menghasilkan 57% produksi kedelai dunia. Di
Indonesia, saat ini kedelai banyak ditanam di dataran rendah yang tidak banyak
mengandung air, seperti di pesisir Utara Jawa Timur, Jawa Tengah, Jawa Barat,
Sulawesi Utara(Gorontalo), Lampung, Sumatera Selatan dan Bali (Kantor Deputi
Menegristek dan teknologi MIG Crop dalam Migroplus.com).
2.1.4 Jenis Tanaman
Sistematika tanaman kedelai adalah sebagai berikut:
Familia
: Leguminosae
Subfamili
: Papilionoidae
Genus
: Glycine
Species
: Glycine max L
14
Kedelai yang tumbuh secara liar di Asia Tenggara meliputi sekitar 40 jenis.
Penyebaran geografis kedelai mempengaruhi jenis tipenya. Terdapat 4 tipe
kedelai yakni tipe Mansyuria, Jepang, India, dan Cina. Dasar-dasar penentuan
varietas kedelai menurut umur, warna biji dan tipe batang. Varietas kedelai yang
dianjurkan, yaitu Otan, No. 27, No.29, Ringgit 317, Sumbing 452, Merapi 520,
Shakti 945, Davros, Economic Garden, Taichung 1290, TKG 1291, Clark 1293,
Orba 1343, Galunggung, Lokon, Guntur, Wilis, Dempo, Kerinci, Raung,
Merbabu, Muria dan Tidar (Kantor Deputi Menegristek dan teknologi MIG Crop
dalam Migroplus.com).
2.1.5 Botani kedelai
Kedelai merupakan tanaman dikotil semusim dengan percabangan sedikit, sistem
perakaran akar tunggang, dan batang berkambium. Kedelai dapat berubah
penampilan menjadi tumbuhan setengah merambat dalam keadaan pencahayaan
rendah (Rukmana dan Yuniarsih (1995).
Biji kedelai berkeping dua, terbungkus kulit biji dan tidak mengandung jaringan
endosperma. Embrio terletak di antara keping biji. Warna kulit biji kuning,
hitam, hijau, coklat. Pusar biji (hilum) adalah jaringan bekas biji melekat pada
dinding buah. Bentuk biji kedelai umumnya bulat lonjong tetapi ada pula yang
bundar atau bulat agak pipih (Suprapto,1993). Menurut Susanto dan Saneto
(1994) yang dikutip oleh Ginting, dkk. (2009), biji kedelai tergolong kecil apabila
memiliki bobot 8 – 10 gram/100 butir, sedang bobotnya 10 – 13 gram/100 butir
dan besar jika bobotnya lebih dari 13 gram/100 butir.
15
Kecambah kedelai tergolong epigeous, yaitu keping biji muncul di atas tanah.
Warna hipokotil, yaitu bagian batang kecambah di bawah keping, ungu atau hijau
yang berhubungan dengan warna bunga. Kedelai yang berhipokotil ungu
berbunga ungu, sedang yang berhipokotil hijau berbunga putih.
Menurut Suprapto (1993), tanaman kedelai mempunyai akar tunggang yang
membentuk akar-akar cabang yang tumbuh menyamping (horizontal) tidak jauh
dari permukaan tanah. Selain berfungsi sebagai tempat bertumpunya tanaman dan
alat pengangkut air maupun unsur hara, akar tanaman kedelai juga merupakan
tempat terbentuknya bintil-bintil akar. Bintil akar tersebut berupa koloni bakteri
pengikat nitrogen Bradyrhizobium japonicum yang bersimbiosis secara mutualis
dengan kedelai.
Tanaman kedelai memiliki tinggi antara 30 dan 150 cm tergantung dari kultivar
dan lingkungannya (Hartman dkk., (1981), yang dikutip oleh Kholiq, 2008).
Jumlah cabang sangat tergantung dari jarak tanam yang digunakan. Tipe
pertumbuhan batang dibedakan menjadi terbatas (determinate), tidak terbatas
(indeterminate), dan setengah terbatas (semi-indeterminate) (Metcalfe dkk.,
1980).
Menurut Poehlman (1979) , tanaman kedelai merupakan tanaman self pollinated.
Bunga kedelai berwarna ungu, putih atau kombinasi dari keduanya. Kedelai
mengalami maturity pada umur 100 – l50 hari tergantung dari varietas, lokasi dan
cuaca. Buah kedelai berbentuk polong dan setiap tanaman mampu menghasilkan
antara 100 dan 250 polong.
16
2.1.6 Syarat tumbuh
Pada umunmnya tanaman kedelai dapat tumbuh baik pada suhu antara 250 dan
270C. Tanaman kedelai juga dapat tumbuh pada ketinggian tempat mencapai
900m. tanaman ini menghendaki penyinaran antara 10 jam/hari – 12 jam/hari
dengan curah hujan optimum 100 ‒ 200 mm/bulan (Rukmana dan Yuniarsih,
1995). Tanaman kedelai dapat tumbuh dengan baik apabila drainase dan aerasi
tanah cukup baik. Beberapa jenis tanah yang cocok untuk ditanami kedelai, yaitu
Alluvial, Regosol, Latosol, dan Andosol. Pada tanah Podsolik Merah Kuning
(PMK) dan tanah yang mengandung pasir kuarsa yang tinggi, tanaman kedelai
dapat tumbuh dengan baik apabila diberi pupuk dan bahan organik. Tanaman
kedelai menginginkan pH tanah antara 5,8 dan 7,0 (Kanisius, (1991).
2.2 Pemuliaan Tanaman Kedelai, Keragaman, dan Heritabilitas
2.2.1 Pemuliaan kedelai
Pemuliaan tanaman meliputi usaha-usaha yang dilakukan untuk mengubah
susunan genetik tanaman, baik individu maupun secara bersama-sama (populasi)
dengan tujuan tertentu. Pemuliaan tanaman terkadang disamakan dengan
penangkaran tanaman yang mencakup kegiatan memelihara tanaman untuk
memperbanyak dan menjaga kemurnian akan tetapi pada kenyataannya kegiatan
penangkaran adalah sebagian dari pemuliaan. Selain melakukan penangkaran,
pemuliaan berusaha memperbaiki mutu genetik sehingga diperoleh tanaman yang
lebih bermanfaat (Wikipedia, 2011). Di perguruan tinggi, pemuliaan tanaman
biasa dianggap sebagai cabang agronomi (ilmu produksi tanaman) atau genetika
terapan, karena sifat multidisiplinernya.
17
Pemuliaan tanaman kacang-kacangan secara umum dapat dilakukan dengan tiga
cara yaitu (1) penciptaan populasi beragam sebagai suatu koleksi plasma nutfah,
dilakukan evaluasi, seleksi dan pelepasan varietas. (2) Penciptaan populasi
beragam sebagai suatu koleksi plasma nutfah, evaluasi, uji daya hasil dan
pelepasan varietas. (3) Penciptaan populasi beragam sebagai suatu koleksi plasma
nutfah, evaluasi, persilangan, seleksi seleksi, uji daya hasil dan pelepasan varietas
(Sumarno (1985), yang dikutip oleh Kasno dkk.,1992). Cara pemuliaan butir 3
memerlukan waktu sekitar 5 tahun, cara ke-1 memerlukan waktu 3 tahun,
sedangkan cara ke-2 memerlukan waktu kurang dari 3 tahun (Kasno dkk., 1992).
Kedelai merupakan tanaman yang menyerbuk sendiri (self pollination) Pada
tanaman yang menyerbuk sendiri, penyerbukan sendiri tanaman F1 yang
heterozigot akan terjadi penurunan heterozigot sebesar setengahnya dan terjadi
peningkatan homozigot setengahnya. Apabila dilakukan penyerbukan sendiri
terus menerus lokus-lokus homozigotnya makin tinggi dan heterosigotnya makin
kecil. Pada generasi F2 terjadi segregasi terbesar dan tingkat heterositas cukup
besar. Segregasi menyebabkan alel dalam suatu tanaman dapat membentuk
individu baru yang berbeda perbedaan genotipe tanaman akan mempengaruhi
keragaman genetik dan heritabilitasnya. Nomor-nomor harapan akan diperoleh
ketika nilai keragaman luas dan nilai heritabilitas tinggi.
Berdasarkan jumlah gen yang mengatur suatu karakter terdapat dua karakter yaitu
karakter kualitatif dan karakter kuantitatif. Karakter kualitatif adalah karakterkarakter yang perkembangannya dikondisikan oleh aksi gen atau gen-gen yang
memiliki sebuah efek yang kuat, yang biasa disebut gen-gen mayor atau disebut
18
juga karakter gen sederhana. Karakter kuantitatif merupakan karakter yang sangat
dibutuhkan oleh manusia seperti tinggi tanaman, jumlah butir, kandungan protein
biji, dan lain-lain. Karakter kuantitatif dikendalikan oleh banyak gen dan gen-gen
tersebut berkontribusi terhadap penampilan tanaman (Baihaki, 2000).
2.2.2. Keragaman
Keragaman yang terdapat dalam suatu jenis tanaman disebabkan oleh dua faktor
yaitu keragaman yang disebabkan oleh lingkungan dan keragaman yang
disebabkan oleh sifat-sifat yang diwariskan atau genetik. Ragam lingkungan
dapat diketahui apabila tanaman dengan genetik yang sama ditanam pada
lingkungan yang berbeda. Ragam genetik terjadi sebagai akibat bahwa tanaman
mempunyai karakter genetik yang berbeda dan dapat terlihat apabila varietas yang
berbeda ditanam pada lingkungan yang sama. Keragaman merupakan hasil
interaksi antara genotipe dan lingkungan yang mempengaruhi penampilan
fenotipe (Makmur, 1992).
Keragaman genetik adalah suatu besaran yang digunakan untuk mengukur variasi
penampilan yang disebabkan oleh komponen-komponen genetik. Menurut
Makmur (1992), keragaman genetik terjadi karena tiga hal yaitu terjadinya
rekombinasi genetik setelah hibridisasi, mutasi dan poliploidi. Dalam suatu
sistem biologis, keragaman suatu tampilan tanaman dalam populasi dapat
disebabkan oleh keragaman genetik penyusun populasi, keragaman lingkungan,
dan keragaman interaksi genotipe x lingkungan. Jika keragaman penampilan
suatu karakter tanaman terutama disebabkan oleh faktor genetik maka sifat
tersebut akan diwariskan pada generasi selanjutnya (Rachmadi, 2000).
19
Keragaman genetik merupakan faktor penting dalam mengembangkan suatu
genotipe baru. Keragaman genetik yang luas merupakan syarat berlangsungnya
proses seleksi yang efektif karena akan memberikan keleluasaan dalam proses
pemilihan suatu genotipe. Selain itu keragaman yang luas juga akan memberikan
peluang yang lebih besar diperolehnya karakter-karakter yang diinginkan. Dalam
suatu populasi keragaman genetik yang sempit menunjukkan bahwa suatu
populasi tersebut cenderung homogen. Oleh karena itu, proses seleksi tidak akan
berjalan efektif. Besaran keragaman genetik suatu karakter diduga melalui
varians genetiknya (σ2g) (Rachmadi, 2000).
2.2.3 Nilai duga heritabilitas
Heritabilitas merupakan suatu parameter genetik yang mengukur kemampuan
suatu genotipe dalam mewariskan karakteristik-karakteristik yang dimilikinya
yang melibatkan aksi gen dominan, epistasis, dan aditif. Heritabilitas atau daya
waris adalah besaran bagi pengaruh keragaman genetik terhadap keragaman
fenotipik dalam suatu populasi biologis. Besaran ini tidak berdimensi dan
dinyatakan sebagai nisbah dari dua varians. Dalam praktik genetika terapan
dikenal dua macam heritabilitas: heritabilitas arti luas, berupa nisbah varians
genotipik terhadap varians fenotipik, dan heritabilitas arti sempit, berupa nisbah
varians aditif terhadap varians fenotipik (Fehr, 1987).
Menurut Jain (1982) yang dikutip oleh Suprapto dan Kairuin (2007), nilai
heritabilitas suatu sifat tergantung pada tindak gen yang mengendalikan sifat
tersebut. Heritabilitas akan bermakna apabila varians genetik didominasi oleh
varians aditif karena pengaruh aditif setiap alel akan diwariskan dari tetua kepada
20
progeninya (Crowder, 1981). Menurut hasil penelitian Suprapto dan Kairuin
(2007), karakter tinggi tanaman dikendalikan oleh aksi gen aditif dan bukan aditif;
umur berbunga dikendalikan oleh aksi gen aditif; umur panen dan bobot biji per
tanaman sebagian besar dikendalikan oleh aksi gen aditif dan gen dominan
sebagian positif; bobot 100 butir dikendalikan oleh aksi gen aditif dan gen
dominan sebagian negatif; jumlah cabang produktif dikendalikan oleh aksi gen
bukan aditif yaitu aksi gen overdominan positif dan epistasis; dan karakter jumlah
polong isi dikendalikan oleh aksi gen aditif, gen dominan sebagian positif. dan
epistasis.
Besarnya heritabilitas suatu karakter kuantitatif dapat diduga dengan rumus:
=
Di mana
+
merupakan ragam fenotipe,
ragam genotipe dan
ragam
lingkungan (Makmur, 1992).
Nilai heritabilitas dinyatakan dalam bentuk bilangan pecahan (desimal) atau
persentase (Pusspodarsono, 1988). Mc.Whirter (1979) membagi nilai heritabilitas
menjadi tiga kelas, yaitu

Heritabilitas tinggi apabila nilai H > 0,5

Heritabilitas sedang apabila nilai 0,2 ≤ H ≤ 0,5

Heritabilitas rendah apabila nilai H < 0,2
Apabila efek lingkungan bersifat menambah dalam total populasi, maka proporsi
dari pengaruh genetik berkurang akibatnya heritabilitas menjadi rendah. Nilai
heritabilitas yang rendah menjadi kendala bagi pemulia dalam melakukan seleksi
karena penampilan fenotipik lebih banyak dipengaruhi oleh lingkungan. Hal ini
21
dapat menyulitkan pemulia dalam mengidentifikasi dan pengukuran yang tepat
terhadap genotipe yang diuji (Welsh, 1981).
Heritabilitas menempati posisi penting dalam analisis genetika populasi dan
genetika kuantitatif, dan menjadi salah satu pertimbangan utama dalam
menentukan (assessment) metode seleksi yang tepat bagi suatu populasi
pemuliaan. Efektif atau tidaknya seleksi tanaman yang berdaya hasil tinggi,
dipengaruhi oleh seberapa jauh keragaman yang disebabkan oleh ragam genetik
yang akan diwariskan kepada keturunannya dan seberapa jauh ragam lingkungan
mempengaruhinya (Makmur, 1992).
Menurut Rachmadi (2000), Secara tidak langsung nilai heritabilitas tidak
dipengaruhi oleh faktor genetik saja tetapi juga faktor non-genetik. Secara lebih
rinci, besarnya nilai duga heritabilitas suatu karakter pada populasi dipengaruhi
oleh beberapa hal, yaitu
1.
Karakteristik populasi
Pendugaan heritabilitas suatu karakter dipengaruhi oleh besarnya nilai ragam
genetik yang ada dalam populasi. Keragaman genetik dalam populasi terbentuk
karena rekombinasi genetik dua atau lebih tetua. Oleh karena itu, besarnya
diversitas genetik tetua yang digunakan untuk membentuk suatu populasi secara
langsung akan mempengaruhi keragaman genetik. Suatu populasi yang berasal
dari turunan tetua yang berkerabat jauh akan memberikan harapan keragaman
genetik yang lebih luas daripada penggunaan tetua yang berkerabat dekat.
Jumlah generasi yang menyerbuk sendiri juga mempengaruhi besarnya nilai
keragaman dalam suatu populasi. Peningkatan level of inbreeding akan
22
meningkatkan varians genetik di antara tanaman dalam populasi. Oleh karena itu,
nilai duga heritabilitas yang diperoleh dari generasi f2 akan berbeda dengan
individu pada F4.
2.
Sampel genotipe yang dievaluasi
Jumlah segregasi gen yang mungkin timbul dalam suatu populasi sangat
tergantung pada konstitusi gen yang mengendalikannya. Konstitusi gen
kuantitatif akan memberikan jumlah segregasi yang sangat besar sehingga akan
memberikan nilai duga varians genetik yang besar yang mengarah kepada
perolehan nilai heritabilitas yang besar.
3.
Metode penghitungan
Pendugaan nilai heritabilitas dapat diperoleh dari beberapa metode penghitungan
yang memberikan nilai pendugaan yang berbeda. Penggunaan beberapa metode
pendugaan heritabilitas disesuaikan dengan karakteristik populasinya,
ketersediaan materi genetik, atau tujuan pendugaannya.
4.
Keluasaan evaluasi genotipe
Seleksi di antara genotipe-genotipe tanaman pada setiap spesies tanaman dapat
didasarkan pada penampilan masing-masing individu tanaman atau terhadap
penampilan rata-rata keturunan dari genotipe-genotipe yang dievaluasi dalam satu
atau lebih ulangan, lokasi atau musim. Pendugaan heritabilitas suatu karakter
akan menjadi reatif rendah apabila evaluasi didasarkan pada individu tanaman,
sebaliknya akan relative tinggi apabila didasarkan pada penampilan keturunan
yang diuji multilokasi.
23
5.
Ketidakseimbangan pautan
Dua alel pada suatu lokus dapat terpaut secara coupling (AB/ab) atau repulsion
(Ab/aB). Suatu populasi dikatakan berada dalam ketidakseimbangan pautan
apabila frekuensi pautan coupling dan repulsion tidak seimbang.frekuensi
coupling yang lebih besar akan menyebabkan meningkatnya pendugaan nilai
varianas aditif dan dominan.
6.
Pelaksanaan percobaan
Pendugaan heritabilitas merupakan fungsi dari faktor genetik dan faktor nongenetik. Faktor non-genetik dalam pengertian ini mencakup faktor gen yang tidak
diwariskan, faktor lingkungan fisik atau faktor-faktor lainnya. Dalam suatu
desain percobaan peranan faktor lingkungan dipengaruhi oleh komponen galat
percobaan. Besarnya nilai galat percobaan menyebabkan menurunnya pendugaan
varians genetik suatu karakter. Pengaruh faktor lingkungan yang besar, secara
tidak langsung akan mempengaruhi besarnya nilai duga suatu heritabilitas.