sumberdaya genetik - Balai Penelitian Tanaman Serealia

Highlight 2013
1
SUMBERDAYA GENETIK
Plasma Nutfah
Plasma nutfah tanaman serealia merupakan faktor terpenting dalam merakit varietas
unggul. Keragaman yang tinggi menyebabkan tersedianya sumber genetik untuk merakit
varietas sesuai dengan kebutuhan pengguna. Keunggulan yang dimiliki varietas lokal (landrace)
seperti ketahanan terhadap cekaman biotis dan abiotis perlu dijaga dari kepunahan. Plasma
nutfah lokal menyimpan gen-gen penting dengan karakter spesifik, diantaranya ketahanan
terhadap cekaman abiotis (kekeringan, genangan, Low N), serta ketahanan terhadap cekaman
biotis (hama dan penyakit). Pelestarian dan pemanfaatan materi genetik dilakukan melalui
kegiatan koleksi, rejuvinasi, karakterisasi sifat agronomi dan nutrisi serta fisiologi tanaman. Balai
Penelitian Tanaman Serealia telah memanfaatkan sifat-sifat ketahanan yang dimiliki oleh
plasma nutfah lokal untuk pembentukan varietas unggul jagung, diantaranya varietas Lamuru
dan Wisanggeni yang mempunyai sifat ketahanan terhadap cekaman kekeringan, serta Bima 10
dan Sukmaraga yang toleran di lahan masam. Hingga tahun 2013, Balitsereal telah memiliki
1.094 aksesi plasma nutfah serealia yang terdiri atas 678 aksesi jagung, 130 aksesi sorgum, dua
aksesi hermada, 181 aksesi gandum, 92 aksesi jewawut, dan 11 aksesi jali. Koleksi plasma
nutfah Tahun 2013 berasal dari Kalimantan Selatan, NTB, Jawa Timur/ P. Madura, dan NTT)
serta dari luar negeri. (Tabel 1&Gambar 2).
Tabel 1. Koleksi plasma nutfah tanaman serealia Balitsereal Tahun 2013
Komoditas Serealia
Jagung
Sorgum
Gandum
Hermada
Millet/ Jewawut (Pennisetum glaucum)
Jali (Colx lacymajobi)
Jumlah
Jumlah Koleksi
(aksesi)
678
130
181
2
92
11
1.094
Gambar 2. Koleksi plasma nutfah jagung lokal
2
Highlight 2013
Koleksi plasma nutfah lokal selanjutnya dilestarikan dan dimanfaatkan dalam kegiatan
pemuliaan melalui proses rejuvinasi, karakterisasi dan evaluasi terhadap cekaman lingkungan.
Jumlah aksesi yang telah direjuvinasi, karakterisasi dan evaluasi disajikan pada Tabel 2. Jumlah
aksesi plasma nutfah serealia yang ada saat ini dengan jumlah aksesi yang telah direjuvinasi,
dikarakterisasi, dan dievaluasi tidak sinkron, terutama gandum, disebabkan oleh adanya
beberapa aksesi yang telah mati akibat kerusakan pada alat penyimpanan (cold storage).
Balitsereal secara rutin memurnikan varietas serealia yang telah dilepas dalam upaya
mempertahankan sifat karakter aslinya.
Tabel 2. Jumlah aksesi plasma nutfah serealia yang telah direjuvinasi, karakterisasi dan
evaluasi Tahun 2013
Jumlah Aksesi
678 aksesi jagung
Rejuvinasi
(aksesi)
660
130 aksesi sorgum
26
181 aksesi gandum,
triticale dan barley
92 aksesi jewawut
11 aksesi jali
70
24
3
Karakterisasi
(aksesi)
Agronomik 650
Biomas 200
Nutrisi 60
Agronomik 27
Biomas 40
Nutrisi 6
Agronomik 85
Nutrisi 25
Agronomik 79
-
Evaluasi
(aksesi)
Kekeringan 144
Sitophilus 333
Bulai
640
Busuk batang 98
Hawar daun 199
Hasil etanol 49
Hasil nira 49
Ratun
49
Sitophilus 30
-
Kegiatan pemurnian varietas bersari bebas tahun 2013 meliputi varietas Sukmaraga,
Lagaligo, Krisna, Palakka, Lamuru, Provit A, Srikandi Kuning 1 dan Anoman. Selanjutnya
dilakukan pula pembentukan benih inti (BS) galur inbrida (induk jagung hibrida) yaitu MR-14,
B11-209, Nei-9008, G-193, N-51, MR-4Q dan N-150. Hasil pembentukan BS varietas jagung
bersari bebas dan benih inti galur inbrida jagung dapat dilihat pada Tabel 3.
Highlight 2013
3
Tabel 3. Hasil pembentukan benih inti varietas bersari bebas dan BS inbrida jagung 2013
No.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Uraian
Varietas
Sukmaraga
Lagaligo
Krisna
Anoman
Lamuru
Srikandi Kuning-1
Provit A-1
Palakka
Inbrida
MR-14
B11-209
NEI-9008
G-193
N-51
MR-4Q
N-150
Jumlah
266
355
192
216
368
189
135
200
2,0
10,6
14,0
36,0
5,5
10,0
125,0
tongkol
tongkol
tongkol
tongkol
tongkol
tongkol
tongkol
tongkol
kg
Kg
Kg
Kg
Kg
Kg
Kg
Karakterisasi Serealia Berbasis Marka Molekuler Menunjang Perakitan
Varietas Unggul Baru
Penelitian berbasis genomic research saat ini mendapat perhatian yang besar di bidang
pertanian. Sejumlah program telah diluncurkan oleh Badan Litbang Pertanian, diantaranya
konsorsium genomic research, seed bank dan genom mapping. Pada Tahun 2013 kegiatan
yang dilakukan adalah: Deteksi gen toleransi cekaman kekeringan pada koleksi inbrida elit
jagung, sorgum dan gandum, phenotyping dan genotyping galur jagung F2:3 toleran cekaman
kekeringan berbasis MARS, serta pembentukan galur double haploid toleransi kekeringan
berbasis in-vitro dan variasi somaklonal tanaman serealia jagung, gandum, dan sorgum
toleransi kekeringan melalui mutagenesis secara in-vitro.
4
Highlight 2013
Deteksi Gen Toleran Kekeringan pada Inbrida Elit Jagung
Hasil deteksi dari 20 QTL yang berasosiasi dengan toleransi terhadap cekaman
kekeringan, menggunakan primer SSR spesifik, terdapat 2 primer yang tidak memunculkan
pita pada 2 inbrida yang digunakan sebagai kontrol negatif (Gambar 3). Primer bnlg1627 (1.02)
yang terpaut dengan karakter kepadatan akar tidak teridentifikasi hanya pada galur G180 yang
digunakan sebagai kontrol negatif. Dengan demikian kepadatan akar sangat berperan
terhadap toleransi cekaman kekeringan. Primer bnlg2180 yang terpaut dengan panjang akar
aksial, tidak teridentifikasi pada galur B11-209. Kedua inbrida tersebut adalah tetua-tetua
hibrida yang mempunyai DGU dan DGK baik, potensi hasil tinggi, namun rentan terhadap
cekaman kekeringan.
Gambar3.Visualisasi pita DNA QTL galur elit jagung yang
berasosiasi dengan karakter toleran kekeringan.
Sebanyak 20 primer penyandi toleransi cekaman kekeringan yang diuji, terdapat 3
primer pada fenotipik akar yang memunculkan pita pada semua aksesi yang diuji, yaitu bnlg439
(kecepatan panjang akar, jumlah akar aksial), bnlg176 (panjang dan bobot akar primer), dan
umc1504 (jumlah akar aksial), sedangkan pada fenotipik bagian atas (permukaan tanah)
tanaman, terdapat 5 primer yang memunculkan pita yaitu umc2059 (penuaan daun), umc1115
(klorofil daun), bnlg1634 (tinggi tanaman), bnlg1812 (tinggi tanaman), dan bnlg2190 (indeks
toleransi cekaman kekeringan).
Highlight 2013
5
Gandum.
Karakter yang berpengaruh terhadap
toleransi kekeringan sifatnya kuantitatif.
Sebanyak 5 primer SSR spesifik penyandi toleransi kekeringan diuji pada 106 aksesi gandum.
Visualisasi pola pita DNA hasil deteksi gen yang berperan terhadap toleransi cekaman
kekeringan pada gandum dapat dilihat pada Gambar 4. Hasil identifikasi gen menunjukkan
berat molekul antara 55,6 bp – 349,66 bp, masing-masing lokus SSR OSP5C 63,4 bp, ZMVAMP
80,22 bp – 122,4 bp, osbZIB 55,6 bp, TaSIPP2C 55,6 bp, dan Tal2A 349,66 bp. Dari kelima
primer yang digunakan, hampir semua aksesi untuk masing-masing primer berada pada ukuran
berat molekul yang sama, kecuali pada primer ZmVAMP, terdapat 1 aksesi yang berada pada
berat molekul yang berbeda yaitu VEE/PJN//2*TUI (122,4 bp).
Gambar 4. Visualisasi pita DNA QTL gandum yang berasosiasi dengan karakter toleran
kekeringan
Dari total 106 aksesi gandum yang diuji menggunakan 5 primer penyandi gen toleransi
kekeringan, terdapat 67 aksesi yang mengandung kelima gen target yang digunakan, 17 aksesi
mengandung 4 get target, 14 aksesi mengandung 3 gen target, 4 aksesi mengandung 2 gen
target, dan hanya 4 aksesi mengandung 1 gen target yang digunakan dalam analisis ini.
6
Highlight 2013
Deteksi gen kadar gula brix tinggi pada koleksi inbrida elit sorgum.
Karakter yang berpengaruh terhadap gula brix tinggi sifatnya kuantitatif. Dalam penelitian
ini digunakan 5 primer SSR spesifik gula brix pada 15 galur harapan sorgum manis. Visualisasi
pola pita DNA hasil deteksi gen yang berperan dalam pengaturan kadar gula brix sorgum dapat
dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Visualisasi pita DNA QTL 15 genotipe sorgum
manis yang berasosiasi dengan karakter gula brix.
Dari total 15 aksesi sorgum yang diuji menggunakan 5 primer penyandi gen gula brix
tinggi, terdapat 11 aksesi yang mengandung kelima gen target yang digunakan, 3 aksesi
mengandung 4 gen target, 1 aksesi mengandung 3 gen target, 0 aksesi mengandung 2 gen
target, dan 0 aksesi mengandung hanya 1 gen target.
Pembentukan Kalus Doubled-Haploid Secara In Vitro
Penelitian kultur jaringan anther jagung dilakukan untuk memperoleh tanaman doubledhaploid menggunakan media YP untuk induksi kalus. Penggandaan kromosom menggunakan
colchicines untuk melihat potensi spontaneous doubling. Pengamatan secara visual pada 3
fase anther (Gambar 6) menunjukkan bahwa anther pada fase muda memiliki microspore pada
posisi late uninucleate atau early binucluate, sehingga peluang untuk menggandakan
kromosom semakin tinggi. Hal ini terlihat dari respon anther terhadap media. Anther muda
terlihat viable dan compact dibandingkan anther tua yang mudah menjadi coklat (browning).
Induksi kalus pada dua genotipe yang diteliti belum terlihat karena masih dalam periode
inkubasi selama ± 30 hari. Akan tetapi anther tumbuh terbentuk seperti jaringan kecambah
(Sprout), serta viable sehingga diharapkan dapat menjadi kalus.
Highlight 2013
7
Gambar 6. Kultur anther dalam media induksi kalus
genotipe a). Nei 9008; b). CML 161 dan c). 3 fase anther.
Kerjasama penelitian juga dilakukan dengan Laboratorium kultur jaringan Balai
Penelitian Tanaman Hias. Hasil penelitian menunjukkan munculnya kalus secara spontaneous
tanpa colchicine dengan YP induction medium. Kalus terinisiasi karena perlakuan
penyimpanan kultur suhu 4° C dapat membuka kotak sari dan membuat microspore tumbuh
dalam media induksi. Jumlah anther yang terinisiasi kalus masih terbatas (<10%).
Pembentukan Varietas Unggul Baru Serealia
Jagung
Perakitan varietas unggul jagung nasional selain diarahkan pada hasil biji yang tinggi, juga
untuk pangan fungsional mendukung program diversifikasi pangan yang tengah digalakkan
oleh pemerintah. Jagung merupakan makanan pengganti pangan utama setelah padi karena
mengandung nutrisi yang diperlukan manusia, dan sudah menjadi makanan pokok masyarakat
Indonesia.
8
Highlight 2013
Sampai saat ini Balitsereal telah melepas 20 VUB jagung (Bima 1 – Bima 20 URI) untuk
pakan dan pangan fungsional(jagung Provitamin A dan QPM). Pada Tahun 2013 telah dilepas
11 varietas unggul serealia yang terdiri dari 7 VUB Jagung, 2 VUB Sorgum dan 2 VUB Gandum
(Tabel 4).
Tabel 4. Varietas unggul baru (VUB) serealia yang dilepas Tahun 2013
No
Varietas
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Bima 17
Bima 18
Bima 19 URI
Bima 20 URI
Provit A
Pulut URI-1
Pulut URI-2
Super-1
Super-2
Guri-1
Guri-2
Jenis
Jagung Hibrida
Jagung Hibrida
Jagung Hibrida
Jagung Hibrida
Jagung Hibrida
Jagung Komposit
Jagung Komposit
Inbrida Sorgum
Inbrida Sorgum
Inbrida Gandum
Inbrida Gandum
Potensi
Hasil
(t/ha)
13,6
13,6
12,5
12,5
9-10
9,4
9,2
5,7
6,3
7,4
7,2
Keunggulan spesifik
Hasil tinggi, stay green
Hasil tinggi, stay green
Produksi benih mudah
Produksi benih mudah
Kaya Provitamin A
Rasa gurih
Rasa gurih
Sesuai untuk bioetanol
Sesuai untuk bioetanol
Hasil tinggi
Hasil tinggi
Jagung Hibrida Bima 17 dan Bima 18
Jagung hibrida Bima-17 dan Bima-18 merupakan hibrida silang tunggal yang dilepas
tanggal 26 Maret 2013. Bima-17 diperoleh dari persilangan galur murni CML421 sebagai tetua
betina dengan galur murni Nei9008P sebagai tetua jantan (CML421 x Nei9008P). Jagung ini
tergolong genjah dengan masak fisiologis ± 95 hari. Tinggi tanaman ± 203 cm dengan batang
tegak dan kuat. Tanaman seragam dengan perakaran yang kuat. Bentuk tongkol panjang dan
silindris di pertengahan tanaman. Kelobot menutup tongkol dengan rapat. Tipe biji semi mutiara,
baris biji lurus dan rapat, warna biji kuning orange (Gambar 7). Rata-rata hasil 11,8 t/ha dengan
potensi hasil 13,6 t/ha pipilan kering pada kadar air 15%. Keunggulan lain dari Bima–17 adalah
ketahanan terhadap penyakit bulai (Peronosclerospora maydis L.) yang jarang dimiliki oleh
varietas lain. Selain itu juga toleran penyakit karat daun (Puccinia sorgi) dan penyakit bercak
daun (Bipolaris maydis).
Highlight 2013
9
Gambar 7. Penampilan tanaman Bima 17 dan 18
Varietas Bima 18 merupakan hibrida silang tunggal hasil persilangan antara galur murni
GC1044-14 sebagai tetua betina dengan galur murni Nei9008P sebagai tetua jantan. Tinggi
tanaman ± 203 cm dengan batang tegak dan kuat. Tanaman seragam dengan perakaran yang
kuat. Potensi hasil Bima 18 hampir sama dengan Bima 17, selain itu varietas ini mempunyai
ketahanan terhadap penyakit bulai (Peronosclerospora maydis L.) dan bercak daun (Bipolaris
maydis).
Jagung Hibrida Bima 19-URI dan Bima 20-URI
Varietas Bima 19 URI dilepas sebagai varietas unggul di Indonesia pada tahun 2013.
Bima 19 URI merupakan jagung hibrida silang tiga jalur hasil persilangan antara galur
G193/Mr14 dan Nei9008P. Galur G193 diperoleh dari persilangan populasi P5 dengan GM25
dengan menggunakan seleksi pedigree. Generasi S2 yang terpilih kemudian diseleksi dengan
metode seleksi yang sama dan terpilih persilangan galur P5/GM251-1-1-1-1-B yang kemudian
dilanjutkan dengan bulk selection untuk menghasilkan galur G193.Sementara galur Mr-14
diperoleh dari populasi Suwan 3. Generasi S1 sampai S4 dilakukan dengan menggunakan
seleksi pedigree. Generasi S2 yang terpilih kemudian diseleksi dengan metode seleksi yang
sama dan terpilih persilangan galur P5/GM251-1-1-1-1-B yang kemudian dilanjutkan dengan
bulk selection untuk menghasilkan galur G193. Sementara galur Mr-14 diperoleh dari populasi
Suwan 3. Generasi S1 sampai S4 dilakukan dengan menggunakan seleksi pedigree.
10
Highlight 2013
Selanjutnya dilakukan bulk selection dan terpilih galur SW3-3-1-1-2-4-BBBB yang
kemudian diberi nama Mr-14. Persilangan antara galur G193 sebagai tetua betina dengan Mr14 sebagai tetua jantan kemudian menghasilkan jagung hibrida silang tunggal yang diberi nama
Bima 5 yang di lepas pada Tahun 2008. Varietas Bima 5 kemudian disilangkan lagi dengan galur
Nei9008P untuk menghasilkan hibrida silang tiga jalur, STJ107 yang kemudian di lepas menjadi
varietas pada Tahun 2013 dengan nama Bima 19-URI. Bima 20-URI diperoleh dengan metode
seleksi yang sama hanya galur yang digunakan sebagai materi persilangan berbeda yaitu
G180/Mr14 dan Nei9008P.
Jagung hibrida Bima 19 dan 20-URI memiliki ketahanan terhadap penyakit bulai dan
hawar daun. Penampilan tanaman kokoh, perakaran tanaman kuat sehingga tahan rebah.
Penampilan tongkol seragam dan besar, kelobot menutup rapat. Kelebihan lain hibrida ini,
selain potensi hasilnya tinggi, 12,5-12,8 t/ha, juga mempunyai sifat stay green yaitu warna
batang dan daun masih hijau saat jagung sudah siap untuk panen sehingga sangat potensial
untuk integrasi ternak. Tipe biji semi mutiara, dan berwarna kuning oranye sehingga sangat
baik digunakan sebagai pakan ternak. Jagung ini juga cukup toleran kekeringan sehingga
berpotensi untuk di tanam di lahan sub optimal.
Gambar 8. Penampilan Bima 19-URI dan 20-URI di lapangan
Jagung Hibrida Provit A
Jagung hibrida Provit A di lepas pada bulan Juni Tahun 2013, mempunyai keunggulan
yaitu kandungan Provitamin A (beta karoten yang tinggi,0,081 ppm). Selain itu kandungan
protein total juga lebih tinggi dibanding jagung pada umumnya yaitu 9,34%.
Highlight 2013
11
Potensi hasil 9,5-10 t/ha, kelobot menutup tongkol dengan baik dan rendemen cukup tinggi,
serta masak fisiologis sekitar 100 hst. Jagung ini sangat sesuai dikembangkan di daerah sub
optimal dimana penduduknya masih mengkonsumsi jagung sebagai makanan pokok. Jagung
kaya vitamin A ini diharapkan dapat memberi kontribusi terhadap pemenuhan gizi masyarakat
(Gambar 9).
Gambar 9. Penampilan Jagung Hibrida Provit A
Jagung Pulut URI-1 dan Pulut URI-2
Pada Tahun 2013 Balitsereal melepas dua varietas jagung pulut yaitu Pulut URI-1 dan
Pulut URI-2. Kedua varietas tersebut diperoleh dari persilangan plasma nutfah pulut lok al
Sulawesi Selatan (Lokal Takalar) yang disilangkan dengan populasi MS2 dan dilanjutkan
dengan persilangan backcross sebanyak empat kali dan dilanjutkan dengan seleksi massa
positif. Pulut URI-1 dan URI-2 mempunyai potensi hasil masing-masing 9,4 t/ha dan 9,2 t/ha
dengan rata-rata hasil 7,3 t/ha. Kandungan amilopektin merupakan unsur yang menentukan
tingkat kepulenan URI-1 dan URI-2, masing-masing 55,1% dan 55,9%. Kedua varietas jagung
pulut ini mempunyai umur panen sekitar 85 hari, dengan perakaran kuat, tahan rebah dan
tanaman pendek serta agak toleran terhadap penyakit bulai (Gambar 10).
Gambar 10. Penampilan tongkol Pulut URI-1 dan URI-2
12
Highlight 2013
Gandum Varietas Guri-1 dan Guri-2
Varietas gandum Guri-1 dan Guri-2 dilepas pada Tahun 2013. GURI merupakan
singkatan dari Gandum untuk Rakyat Indonesia. Varietas Guri-1 merupakan persilangan galur
KAUZ*2//SAP/MON/3/KAUZ CRG969-2Y-010M-OY-OHTY yang di introduksi dari CIMMYT
Tahun 2001. Varietas ini mempunyai ketahanan terhadap penyakit karat dan hawar daun serta
beradaptasi pada daerah dengan ketinggian > 1000 m dpl. Umur panen varietas ini agak dalam
yaitu 134 hari namun mempunyai potensi hasil yang tinggi, mencapai 7,4 t/ha, dengan rata-rata
hasil 5,8 t/ha. Varietas Guri 2 juga diperoleh dari CIMMYT pada Tahun 2001 yang merupakan
persilangan galur CAZO/KAUZ//KAUZCMBW90Y3284-OTOPM-14Y-010M-010Y-6M-015Y
OY-OHTY. Umur panen varietas ini agak dalam yaitu 133 hari namun mempunyai potensi hasil
yang tinggi, mencapai 7,2 t/ha, dengan rata-rata hasil 5,6 t/ha. Varietas ini mempunyai
ketahanan terhadap penyakit karat dan agak toleran penyakit hawar daun serta beradaptasi
pada daerah dengan ketinggian > 1000 m dpl (Gambar 11).
Gambar 11. Penampilan Tanaman GURI-1 dan GURI-2 di lapangan
Highlight 2013
13
Sorgum Varietas Super-1 dan Super-2
Badan Litbang dalam beberapa tahun terakhir giat mengembangkan sorgum manis
dengan kandungan etanol tinggi. Eksplorasi potensi etanol sorgum manis diperoleh dari nira
batang sorgum, bagas dan biji. Nira adalah cairan yang diperoleh dari hasil perasan batang
sorgum manis, sedangkan bagas adalah ampas hasil perasan batang sorgum dalam bentuk
sellulosa yaitu polisakarida yang dididrolisis menjadi monosakarida seperti glukosa, sukrosa
dan bentuk gula lainnya yang kemudian dikonversi menjadi etanol. Sedangkan sumber etanol
dari biji adalah pati yaitu karbohidrat yang berbentuk polisakarida berupa polimer
anhidromonosakarida, dimana komponen utama penyusun pati adalah amilosa dan amilopektin yang masing masing tersusun atas satuan glukosa (rantai glukosida) yang kemudian
dikonversi menjadi etanol.
Pada Tahun 2013, Balitsereal melepas dua varietas sorgum yaitu Super-1 dan Super-2.
Varietas Super-1 mempunyai kadar gula Brix 13,47% dengan potensi etanol 4220 liter/ha.
Potensi
biomas
varietas ini mencapai 38,70 t/ha dengan potensi hasil biji 5,75 t/ha.
Penampilan tanaman agak tinggi, 222 cm dengan umur panen 105-110 hari. Sementara itu
varietas Super-2 mempunyai kadar gula Brix 12,65% dengan potensi etanol 4119 liter/ha.
Potensi
biomas
varietas ini mencapai 39,30 t/ha dengan potensi hasil biji 6,33 t/ha.
Penampilan tanaman agak tinggi, 230 cm dengan umur panen 115-120 hari (gambar 12).
Gambar 12. Penampilan Sorgum varietas Super-1 dan Super-2
14
Highlight 2013
Perbaikan Genetik Jagung, Gandum dan Sorgum
Perbaikan Genetik Jagung Super Genjah dan Ultra Genjah
Genotipe hibrida superior berdasarkan uji pendahuluan pada kondisi lingkungan optimal
adalah 67x3036 dengan tester MKB, 40x3036, 69x3036, 110x3036, 155x3036 dengan tester
CCM161-Nei9008, 18x3036, 31 x3036, 40x3036, dan 41x3036 dengan tester G193
memberikan hasil cukup tinggi. Genotipe hibrida superior berdasarkan uji pendahuluan pada
kondisi lingkungan tercekam kekeringan adalah 69x3036, 95x3036, 110x3036, dan 130x3036
dengan tester MKB, 48x3036, 95x3036, 96x3036, dan 101x3036 dengan tester CCM161Nei9008, 18x3036, 41 x3036, 65x3036, dan 230x3036 dengan tester G193 memberikan hasil
cukup tinggi.
Pada Tahun 2013, kegiatan uji multilokasi dilakukan pada enam lokasi yaitu KP Bajeng,
KP. Muneng, KP. Pandu, KP. Tayu, NTB dan Gorontalo. Hasil uji multilokasi menunjukkan
adanya dua genotip yang superior yaitu CH-2 dan CH-3, yang mempunyai stabilitas hasil yang
tinggi dan potensial dijadikan kandidat varietas hibrida. Sementara itu untuk varietas bersari
bebas, genotip MS-5 memiliki rerata hasil cukup tinggi pada sejumlah lokasi (Gambar 13)
Gambar 13. Pembentukan populasi dasar dan galur jagung umur super
genjah
Highlight 2013
15
Perbaikan Genetik Gandum
Konsorsium Penelitian Gandum di Indonesia
Dalam rangka mensinergikan dan percepatan pelepasan gandum adaptif wilayah
Indonesia, pada akhir tahun 2009 dibentuk konsorsium penelitian gandum yang melibatkan
beberapa institusi seperti Badan Litbang Perrtanian (Balitsereal, BB. Biogen), perguruan tinggi
(IPB dan UKSW) serta PATIR-BATAN. Kegiatan konsorsium diarahkan untuk membentuk
varietas gandum tropis unggul baru melalui kegiatan pemuliaan konvensional (hibridisasi dan
introduksi galur elit dari CIMMYT) dan pemuliaan non-konvensional (iradiasi, variasi
somaklonal melalui seleksi kultur in-vitro dan rekayasa genetik/transgenik).
Pemuliaan Konvensional Gadum
Kegiatan pemuliaan konvensional tanaman gandum di Indonesia melalui introduksi
galur telah menghasilkan 4 varietas unggul yaitu Timor, Nias, Selayar dan Dewata. Keempat
varietas tersebut umumnya sesuai di wilayah dataran tinggi (>700 m dpl). Prospek pertanaman
gandum cukup baik karena beberapa wilayah di Indonesia cocok untuk pengembangan
gandum mulai dari dataran tinggi sampai sedang.
Kegiatan uji multilokasi di beberapa lokasi pengujian yaitu lokasi dataran rendah (400 –
700 m dpl) di Pangkep-Sulsel, 2 lokasi pada dataran sedang ( > 700 – 1000 m dpl) yaitu RumbiaSulsel dan Batu-Jatim, serta 2 lokasi pada dataran tinggi (≥1000 m dpl) yaitu Kanreapia-Sulsel
dan Tosari-Jatim. Keragaan tanaman uji multilokasi Kanreapia dan Tosari disajikan pada
(Gambar14).
Gambar 14. Penampilan tanaman pada uji multilokasi di Gowa dan
Tosari
16
Highlight 2013
Tabel 5. Hasil hibridisasi galur tahap kedua melaluiu convergent breeding
(Oasis x HP1744 (F1A)) x (Selayar x Rabe(F2B))
Rata-rata jumlah
bunga yg
disilangkan
320 Floret
(Dewata x Alibey (F1C)) x (Oasis x Selayar (F2D))
275 Floret
60 biji
(Selayar x HP1744 (F1E)) x (Oasis x Alibey (F2F))
285 Floret
75 biji
(Oasis x Dewata (F1G)) x (Alibey x HP1744(F2H))
290 Floret
80 biji
Hasil Persilangan tahap 1
Hasil Biji
100 biji
Tabel 6. Penampilan tiga varietas gandum yang dilepas Tahun 2013
Parameter
KAUZ*2
(GURI-1)
Potensi hasil (t/ha) 7.4
Rerata hasil (t/ha) 5.8
67.0
Umur berbunga
(hari)
133.6
Umur panen
(hari)
CAZO
(GURI-2)
7.2
5.6
67.8
CBD 17
(GANESHA
6.4
5.4
66.5
Selayar
Dewata
6.3
5.1
65.5
5.4
4.6
72.4
132.5
132.2
128
139.8
Salah satu metode hibridisasi untuk rekombinasi genetik dengan tujuan untuk
menghimpun dan menfiksasi gen-gen pengendali sifat-sifat yang dikehendaki ke dalam satu
genotype adalah metode Convergent breeding. Varietas yang dihasilkan melalui pendekatan
ini memiliki karakteristik ideal, dan juga menghasilkan varietas unggul tipe baru. Pemanfaatan
convergent breeding untuk perbaikan genetik gandum di Indonesia belum pernah dilakukan.
Hibridisasi melalui Convergent breeding telah menghasilkan populasi bersegregasi F1. Tahun
2013 ini telah diperoleh populasi bersegregasi generasi F3 di tahun 2014 akan diuji daya
adaptasinya terhadap cekaman suhu tinggi.
Prosedur dan skema persilangan tanaman
gandum disajikan pada Gambar 15.
Hasil evaluasi plasma nutfah gandum dan multilokasi selama periode 2008 – 2012 telah
menghasilkan tiga varietas yang dilepas pada Tahun 2013 yaitu GURI-1, GURI-2 dan
GANESHA (Tabel 6).
Highlight 2013
17
Gambar 15a. Prosedur Persilangan Tanaman Gandum. (A) persiapan tanaman induk; (B)
pemilihan bunga betina untuk persilangan; (C,D) tahapan emaskulasi dan
kastrasi; (E) rangkaian bunga betina yang sudah di emaskulasi dan kastrasi;
(F) bunga betina yang siap diserbuki (reseptis); (G) persiapan pollen atau
bunga jantan untuk persilangan; (H) persilangan dan pelabelan hasil
Persilangan.
Oasis x HP1744
Selayar x Rabe
F1 A
x
F1 AB
F1 B
Dewata x Alibey
x
x
F1 ABCD
Keterangan :
F1 C
Oasis x Selayar
x
F1 D
Selayar x HP1744
x
F1 E
Oasis x Alibey
x
F1 EF
F1 CD
x
Oasis x Dewata
F1 F
F1 G
x
F1 EFGH
F1 ABCDEFGH
------------- Tahap I
------------- Tahap II
------------- Tahap III
Gambar 15b. Bagan persilangan tanaman gandum
x
F1 GH
18
Highlight 2013
Tahun 2012 – 2013 uji multilokasi dilakukan untuk mendapatkan genotipe yang adaptif
dilingkungan tropis, khususnya pada dataran menengah-rendah. Hasil uji multilokasi
bekerjasama dengan Universitas Andalas menunjukkan terdapat empat kandidat galur untuk
dilepas menjadi varietas baru yaitu : ASTREB*2/CBRD, ASTREB*2/NING/MAI 9558, H-20, dan
SO-3 (SLOVAKIA).
Induksi Mutasi dengan Iradiasi Sinar Gamma dan Variasi Somaklonal
Kegiatan pemuliaan Mutasi bekerjasama dengan BATAN, telah menghasilkan sembilan
mutan galur harapan gandum yaitu: CPN-1, CPN-2, CBD-16, CBD-17, CBD-18, CBD-19, CBD20, CBD-21 dan CBD-23. Diantara galur-galur tersebut yaitu CPN-1, CBD16, CBD-17, CBD-20
dan CBD-23 telah diikutkan uji multilokasi dataran tinggi tahun 2010 sebagai kelanjutan
pengujian uji multilokasi tahun sebelumnya. Hasil panen biji dari beberapa lokasi uji multilokasi
bekisar antara 0,5 -5 t/ha. Hasil iradiasi yang dilakukan Balitsereal kerjasama dengan BATAN
dengan menggunakan 6 materi genetik dari Balitsereal, hingga tahun 2012 telah menghasilkan
98 mutan generasi M6 dengan dosis iradiasi sinar gamma 300 gy. Tahun 2013 telah diperoleh
15 galur potensial yang akan dilanjutkan uji daya hasil lanjutan dan uji multilokasi. Keragaman
somaklonal adalah keragaman genetik yang dihasilkan melalui kultur jaringan yang
disebabkan adanya sel-sel bermutasi maupun adanya polisomik dari jaringan tertentu. Salah
satu metode keragaman somaklonal yang banyak dimanfaatkan adalah seleksi in vitro. Tahun
2013 telah didapatkan mutan dengan generasi M5 dengan produktivitasnya >1.5 t/ha pada
dataran rendah (≤400 m dpl), 3-4 t/ha medium (500 – 700 m dpl), dan > 5 t/ha di dataran tinggi (>
900 m dpl).
Rekayasa Genetik
Gen toleran panas telah banyak diisolasi dari beberapa spesies tanaman. Beberapa gen
faktor transkripsi DREB (Dehydration-Responsive Element Binding) telah diisolasi,
diantaranya dari tanaman padi (OsDREB1A) dan jagung (ZmDREB2A) yang toleran
kekeringan dan panas. Penelitian diarahkan untuk mendapatkan galur gandum transgenik
(generasi T3) yang mempunyai toleransi terhadap suhu tinggi yang dapat ditanam pada
dataran sedang (500-700 m dpl) dan rendah (<500 m dpl). Pada tahun pertama telah dilakukan
transformasi gandum toleran panas dan analisis molekulernya.
Highlight 2013
19
Hasilnya didapatkan tanaman transgenik fertil genotipe Perdix sebanyak 4 galur yang
telah diekspresikan pada
kondisi suhu sekitar 35-40 C. Tanaman non transgenik dan
transgenik genotipe Naxos, Combi serta Fasan tidak terjadi fertilisasi. Untuk menguji
keberadaan insersi gen OsDREB1A pada tanaman transgenik telah dilakukan analisis
molekuler dengan menggunakan metoda amplifikasi DNA dengan Polymerase Chain Reaction
(PCR). Terdapat enam tanaman transgenik yang positif dan menghasilkan produk PCR dengan
ukuran 500 bp.
Perbaikan Genetik Sorgum
Salah satu metode seleksi untuk mendapatkan varietas sorgum kadar tanin rendah
adalah seleksi cross breeding. Balitsereal telah menyeleksi sejumlah galur/varietas sorgum
dan diperoleh 15 galur/varietas sorgum kadar tanin sekitar 0,05-0,37%. Tahun 2013 target
kegiatan meliputi pembentukan F1 sorgum manis.
Hasil analisis proksimat biji sorgum untuk pangan dapat dilihat pada Tabel 7. Keragaan
vegetatif dan generatif lima belas galur yang diuji generatif yaitu tinggi tanaman (TT), biomas,
panjang malai (PM), bobot malai basah per plot (BMBP), bobot malai kering per plot (BMKP),
kadar air malai (KAM), bobot biji kering per plot (BBKP).
Tabel 7. Analisis proksimat sorgum untuk pangan, 2013
No
sampel
Kode Contoh
Protein
(%)
Karbohidrat
(%)
Lemak
(%)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16.017
14.535
16.017
13.942
14.535
16.017
13.942
16.313
14.831
15.128
13.646
15.424
14.239
13.349
13.646
48.368
66.452
64.055
62.857
67.541
57.519
64.273
63.728
67.977
61.876
66.887
64.926
61.545
57.414
54.523
2.944
2.552
2.516
2.942
2.860
3.854
2.422
2.746
3.880
3.372
2.872
3.960
4.660
3.660
2.860
Kadar
Abu
(%)
1.4
1.1
1.1
1.5
1.4
1.8
1.4
1.2
1.8
1.7
1.4
1.9
1.6
2.1
1.6
Tanin(%)
(g/100g)
0,08193
0,07749
0,07749
0,07775
0,07750
0,07675
0,07606
0,07233
0,07038
0,06917
0,06919
0,06837
0,06896
0,06781
0,06779
20
Highlight 2013
Pada peubah vegetatif yang ditunjukkan oleh bobot biomasa menunjukkan hanya galur
15103-A dan 4-183-B yang menunjukkan perbedaan. Galur 15103-A memiliki bobot terberat
yaitu 21, 43 Kg/Plot, sedangkan galur 4-183-B memiliki bobot paling ringan yaitu 9,467 kg/plot.
Hal ini sejalan dengan peubah yang lainnya yaitu BMBP (3850 g), BMKP (2966 g), dan BBKP
(2225 g) (Tabel 8).
Tabel 8. Analisis nilai tengah peubah vegetatif dan generatif
Genotipe
1090-A
115-C2
15006A
15020-B
15103-A
15105-C
15105-D
15131-B
4-183-B
5-193-B
67388
Biomas
PM
BMBP
BMKP
KAM
BBKP
13.5
13.36
15.73
18.03
21.43
17.53
13.16
13.36
9.467
14.56
13.9
26.62
32.59
24.64
24.91
24.07
24.12
29.00
23.5
23.43
28.53
25.96
3266.7
3183.3
2450
2750
3850
2900
2266.7
2216.7
1733.3
2200
2700
2633.3
2666.7
2066.7
2333.3
2966.7
2333.3
2066.7
1900a
1400
1966.7
1466.7
0.195
0.146
0.156
0.140
0.213
0.173
0.084
0.142
0.187
0.099
0.423
1975
2000
1550
1750
2225
1750
1550
1425
1050
1475
1100
Gambar 16. Calon varietas sorgum berdasarkan hasil uji multilokasi, 2013