Metode Penelitian Analisis Keragaman Genetik Pada Gandum (Triticum Aestivum L) Hasil Introduksi Menggunakan Karakterisasi Morfologi Dan Molekuler

18 Karakter kuantitatif yang diamati dibagi menjadi empat, yakni pengamatan karakter agronomi di fase vegetatif, fase generatif, pengamatan fisiologi, dan pengamatan data lingkungan. 1. Karakter Agronomi Fase Vegetatif a. Tinggi tanaman : diamati setiap dua minggu, dihitung dari leher akar tepat di atas permukaan tanah sampai ujung daun tertinggi. b. Jumlah daun : diamati setiap dua minggu, mulai daun terbawah sampai daun teratas yang sudah membuka sempurna. 2. Karakter Agronomi Fase Generatif a. Jumlah anakan produktif: diamati pada saat panen, yakni keseluruhan jumlah anakan yang menghasilkan malai dalam satu rumpun. b. Panjang akar : diukur pada saat panen, dihitung dari leher akar sampai ujung akar terpanjang. c. Bobot kering akar, bobot kering malai, dan bobot kering tajuk : diukur pada saat panen dengan cara dioven 105 o C selama 24 jam kemudian ditimbang. d. Jumlah spikelet per malai : dihitung ketika seluruh bagian malai sudah keluar dari selubungnya secara sempurna e. Panjang malai : diukur dari batas leher malai dengan spikelet pertama sampai ujung malai pada spikelet teratas f. Jumlah biji per tanaman : jumlah biji tiap tanaman, dihitung ketika panen g. Bobot biji per tanaman : diukur ketika panen menggunakan timbangan h. Bobot 100 biji : ditimbang sebanyak jumlah biji yang didapatkan pada setiap genotipe, kemudian dikonversi dengan rumus sebagai berikut: Bobot 100 biji = i. Umur panen : dihitung sebagai umur panen apabila 50 populasi dalam satu satuan percobaan sudah siap panen. 3. Pengamatan Fisiologi a. Kerapatan stomata : diamati pada daun bendera dengan cara mengoleskan kuteks transparan pada permukaan bawah daun dan ditempel pada solatip, diamati di bawah mikroskop. b. Kerapatan trikoma : diamati pada daun bendera dengan cara mengoleskan kuteks transparan pada permukaan bawah daun dan ditempel pada solatip, diamati di bawah mikroskop. Nilai pengamatan kerapatan stomata dan trikoma dihitung berdasarkan konversi jumlah terhadap luas bidang pandang dengan rumus menurut Evi 2012 c. Tingkat kehijauan daun : diukur pada daun bendera dengan menggunakan SPAD, dilakukan di tiga titik daun yakni pangkal, tengah, dan ujung. 4. Pengamatan Data Lingkungan Pengamatan data lingkungan dilakukan setiap dua hari per minggu selama penelitian dengan mengukur sebanyak tiga kali per hari yakni waktu pagi 08.00, siang 12.00, dan sore 17.00. Pengamatan data lingkungan yang dilakukan meliputi: a. Suhu udara o C : diukur dengan menggunakan termometer ruang kemudian dirata-rata dengan rumus sebagai berikut, Handoko 1993 19 = suhu pada pengamatan pukul 08.00 = suhu pada pengamatan pukul 12.00 = suhu pada pengamatan pukul 17.00 b. Suhu media o C : diukur dengan menggunakan termometer tanah kemudian dirata-rata dengan metode yang sama seperti pada suhu udara. Pengukuran dilakukan dengan menancapkan termometer tanah sedalam 10 cm dari atas permukaan tanah. c. Kelembaban udara : diukur dengan menggunakan alat pengukur kelembaban udara. Karakter morfologi kualitatif diolah menggunakan analisis filogenetik dengan perangkat lunak STAR, metode Ward‘s dengan koefisien Gower. Data yang digunakan merupakan gabungan dari beberapa jenis data yaitu nominal, ordinal, maupun interval. Karakter kuantitatif dianalisis menggunakan uji F. Apabila hasil analisis ragam berpengaruh nyata pada taraf α=5, dilakukan uji lanjut DMRT pada taraf α=1 dan 5. Analisis terhadap parameter genetik meliputi heritabilitas dan KKG, dilakukan berdasarkan nilai kuadrat tengah uji F satu musim satu lokasi Tabel 3.2 yang dideskripsikan sebagai berikut: Tabel 3.2 Analisis ragam untuk rancangan kelompok lengkap teracak Sumber keragaman Derajat bebas Jumlah kuadrat Kuadrat tengah EKT F hitung Total rt-1 JK T Ulangan r-1 JK U KT U σ 2 + t σ 2 U Genotipe t-1 JK G KT G σ 2 + r σ 2 G KT G KT E Galat r-1t-1 JK E KT E σ 2 Pendugaan ragam lingkungan σ 2 E , ragam genetik σ 2 G , dan ragam fenotipe σ 2 P dilakukan dengan rumus: σ 2 E = KT E σ 2 G = KT G - KT E r σ 2 P = KT E + KT G - KT E r r Heritabilitas dalam arti luas kemudian dapat diperoleh dengan membagi ragam genetik terhadap ragam fenotipe, serta nilai koefisien keragaman genetik KKG dengan rumus sebagai berikut: h 2 bs = σ 2 G x 100 σ 2 P h 2 50 : heritabilitas tinggi 50h 2 20 : heritabilitas sedang h 2 20 : heritabilitas rendah KKG = √ σ 2 G x 100 dimana μ adalah rataan peubah Μ 20 10 20 30 40 50 60 70 80 5 10 15 20 25 30 35 Januari Februari Maret April Mei K e le m b ab an u d ar a S u h u o C Bulan tahun 2014 Rata-rata suhu udara Rata-rata suhu media Rata-rata kelembaban udara 3.3 Hasil dan Pembahasan 3.3.1 Kondisi Umum Percobaan Lingkungan tempat percobaan yang digunakan untuk pertanaman gandum mempunyai rata-rata suhu udara 28.83 o C, suhu media 24.5 o C, serta kelembaban udara 51.3. Hal ini kurang sejalan dengan lingkungan tumbuh optimal gandum, dimana kebutuhan suhu udara yang seharusnya adalah 24 o C. Menurut Hossain et al . 2013 cekaman suhu tinggi telah dilaporkan menghambat pertumbuhan dan hasil gandum. Selain suhu, tingkat keawanan yang tinggi di daerah Jawa Barat diduga menghambat pertumbuhan dan menurunkan hasil gandum. Daerah Bogor pada umumnya memiliki iklim tropika basah dengan curah hujan yang tinggi. Tiga bulan pertama kondisi keawanan cenderung tinggi sehingga mempengaruhi pertumbuhan gandum. Penutupan awan yang tinggi pada awal musim tanam musim hujan dapat menyebabkan tanaman kurang mendapat cahaya matahari. Menurut Nakamura et al. 1994, Bogor merupakan daerah tropika basah yang memiliki bulan basah sebanyak 9 bulan September-Mei dan 3 bulan kering Juni-Agustus. Meskipun demikian, bulan terkering di Bogor memiliki curah hujan 198 mm, lebih tinggi dari kebutuhan air gandum pada umumnya yaitu 100 mm per bulan. Tingginya curah hujan menyebabkan tingkat penutupan awan yang tinggi. Dufour et al. 2013 melaporkan bahwa kurangnya cahaya matahari dapat menurunkan pertumbuhan dan menurunkan hasil tanaman gandum. Dengan demikian pertumbuhan gandum di daerah tropika basah seperti Bogor diduga kurang sesuai. Kondisi suhu udara, suhu media, dan kelembaban udara pada screen house dapat dilihat pada Gambar 3.9. Gambar 3.9 Grafik suhu udara, suhu media, dan kelembaban udara rata-rata selama percobaan pada bulan Januari-Mei 2014 Tempat percobaan pertanaman gandum Desa Sukamantri, Kecamatan Tamansari, Bogor berada pada ketinggian 540 m dpl kategori dataran menengah. Karakter agronomi tanaman gandum dipengaruhi oleh ketinggian tempat, di mana dengan ketinggian 1000 m dpl gandum dapat berproduksi dengan baik dibandingkan dengan penanaman di ketinggian 400 m dpl Nur et al. 21 2010. Daya berkecambah kedelapan genotipe gandum sangat beragam, dengan nilai tertinggi terdapat pada genotipe Nias 86.67, sedangkan daya berkecambah terendah yaitu genotipe Guri 5 Agritan 4.44. Namun penyulaman kembali pada seminggu setelahnya mampu memperbaiki jumlah tanaman gandum sesuai kebutuhan. Kondisi umum pertanaman gandum dapat dilihat pada Gambar 3.10. Gambar 3.10 Kondisi umum percobaan beberapa genotipe gandum A tanaman umur 1 MST, dan B tanaman umur 13 MST Pertumbuhan tanaman gandum yang ditunjukkan dengan tinggi tanaman dan pertambahan jumlah daun dapat dilihat pada Gambar 3.11. Gambar 3.11 Grafik pertumbuhan tanaman beberapa genotipe gandum umur 2 hingga 14 MST, A tinggi tanaman gandum, dan B jumlah daun gandum 10 20 30 40 50 60 70 80 2 4 6 8 10 12 14 Ti n g g i Tan am an c m Umur MST 2 4 6 8 10 12 2 4 6 8 10 12 14 Ju m lah Dau n Umur MST Nias Selayar Dewata Guri 3 Agritan Guri 4 Agritan Guri 5 Agritan Guri 6 Unand SBD A B 22 Tinggi tanaman gandum mengalami peningkatan setiap minggu pengukuran, namun pada genotipe Nias dan Selayar mulai melambat pertambahannya pada umur 8 MST, sedangkan genotipe yang baru diintroduksi terus meningkat. Begitu juga dengan jumlah daun, genotipe Nias mulai menurun pada umur 10 MST, sementara Selayar juga menurun pada 8 MST. Hal ini menunjukkan terdapat perbedaan stadia tumbuh tanaman gandum pada umur yang sama dimana genotipe yang lebih awal diintroduksi cenderung sudah memasuki fase generatif pada umur 8-10 MST, sedangkan genotipe yang baru diintroduksi masih tetap tumbuh dan berada pada fase vegetatif. Organisme Pengganggu Tanaman OPT yang ditemukan pada lahan percobaan antara lain ulat bulu, ulat jengkal, belalang, kutu pada malai, serta penggerek. Selain itu, penyakit yang menyerang gandum yaitu busuk akar dan adanya cendawan pada batang serta malai tanaman. Namun demikian, kondisi tersebut tidak terlalu mempengaruhi pertumbuhan dan produksi tanaman dengan adanya pengendalian hama dan penyakit yang dilakukan.

3.3.2 Karakter Morfologi

Berdasarkan 23 karakter morfologi yang diamati, sebanyak 18 karakter ditemukan beragam antar genotipe sedangkan 5 karakter lainnya seragam. Delapan belas karakter morfologi tersebut antara lain warna biji, tipe tumbuh tanaman, frekuensi kelengkungan daun bendera, umur muncul malai, glaukositas batang, glaukositas daun bendera, glaukositas leher malai, glaukositas malai, panjang tanaman, bentuk malai, densitas malai, warna malai, lebar bahu glume terbawah, bentuk bahu glume terbawah, panjang paruh glume terbawah, bentuk paruh glume terbawah, dan bentuk paruh lemma terbawah. Lima karakter morfologi yang menghasilkan nilai pengamatan yang sama pada semua genotipe adalah pada intensitas antosianin koleoptil, intensitas antosianin auricle daun bendera, intensitas rambut node teratas, keberadaan awnscur, dan tipe musim.

3.3.2.1 Warna Biji serta Intensitas Antosianin

Tabulasi pengamatan terhadap warna biji dan intensitas antosianin dapat dilihat pada Tabel 3.3. Tabel 3.3 Warna biji, intensitas antosianin pada koleoptil, dan pada auricle daun bendera gandum Genotipe Warna biji Antosianin koleoptil Antosianin auricle daun bendera Nias Berwarna gelap Tidak ada Tidak ada Selayar Berwarna gelap Tidak ada Tidak ada Dewata Berwarna terang Tidak ada Tidak ada Guri 3 Agritan Putih Tidak ada Tidak ada Guri 4 Agritan Putih Tidak ada Tidak ada Guri 5 Agritan Berwarna terang Tidak ada Tidak ada Guri 6 Unand Berwarna gelap Tidak ada Tidak ada SBD Berwarna terang Tidak ada Tidak ada 23 Warna biji dibagi menjadi tiga kategori, yaitu putih, berwarna terang, dan berwarna gelap. Warna biji putih ditemui pada genotipe Guri 3 Agritan dan Guri 4 Agritan. Kemudian biji berwarna terang pada genotipe Dewata, Guri 5 Agritan, dan SBD, sedangkan biji berwarna gelap terdapat pada genotipe Nias, Selayar serta Guri 6 Unand Gambar 3.12. Warna gelap dominan terhadap warna terang Thomason et al. 2009. Selain itu, biji dengan warna gelap dilaporkan memiliki kandungan protein 1.6 lebih banyak dibandingkan dengan yang berwarna terang Doring et al. 2011. Nandy et al. 2009 juga melaporkan terdapat beberapa warna lain pada biji gandum, yaitu biru, ungu, serta hitam. Gambar 3.12 Warna biji pada delapan genotipe gandum Intensitas antosianin dikategorikan menjadi lima penilaian, yaitu tidak ada, lemah, sedang, kuat, dan sangat kuat. Namun secara keseluruhan, kedelapan genotipe tidak memiliki antosianin, baik pada koleoptil maupun pada auricle daun benderanya Gambar 3.13 dan 3.14. Antosianin mengindikasikan adanya metabolit sekunder pada tanaman Holton dan Cornis 1995. Gambar 3.13 Koleoptil pada delapan genotipe gandum A Nias, B Selayar, C Dewata, D Guri 5 Agritan, E Guri 3 Agritan, F SBD, G Guri 6 Unand, dan H Guri 4 Agritan A B C D E F G H Nias Selayar Dewata Guri 3 Agritan Guri 4 Agritan Guri 5 Agritan Guri 6 Unand SBD 24 Sebagian besar gandum tropika yang dikembangkan di Indonesia memiliki warna batang dan daun hijau, tidak terdapat antosianin yang telah dilaporkan Kementan 2015. Gambar 3.14 Auricle daun bendera pada delapan genotipe gandum Koleoptil yang tidak memiliki antosianin tampak berwarna putih pada bagian bawah dekat akar, kemudian pada bagian atasnya berwarna hijau. Antosianin pada umumnya berwarna ungu, sehingga mudah diamati. Pengamatan pada genotipe gandum yang ditanam seragam pada karakter antosianin. Penelitian Abdel 2003 menunjukkan bahwa gandum yang memiliki antosianin pada koleoptilnya memiliki korelasi yang kuat dengan warna gelap pada bijinya.

3.3.2.2 Tipe Tumbuh Tanaman, Frekuensi Kelengkungan daun Bendera, dan Umur Muncul Malai

Berdasarkan deskriptor UPOV 2013, tipe tumbuh tanaman gandum terbagi menjadi lima, yaitu erect, semi-erect, intermediet, semi-prostrate, prostrate . Namun dari kedelapan genotipe gandum, hanya ditemui tiga kategori saja, karena tidak terdapat genotipe yang benar-benar tampak prostrate menjalar sempurna. Pengamatan karakter tipe tumbuh tanaman, frekuensi kelengkungan daun bendera, dan umur muncul malai gandum dapat dilihat pada Tabel 3.4. Tabel 3.4 Tipe tumbuh tanaman, frekuensi kelengkungan daun bendera, dan umur muncul malai gandum Genotipe Tipe tumbuh tanaman Frekuensi kelengkungan daun bendera Umur muncul malai MST Nias Erect ¾ populasi 6.92 Selayar Erect ¼ populasi 6.58 Dewata Erect ½ populasi 7.33 Guri 3 Agritan Erect ¾ populasi 11.60 Guri 4 Agritan Semi-erect Seluruh populasi 10.25 Guri 5 Agritan Semi-erect ½ populasi 8.00 Guri 6 Unand Intermediet Seluruh populasi 10.5 SBD Erect ¾ populasi 7.82 Nias Selayar Dewata Guri 3 Agritan Guri 4 Agritan Guri 5 Agritan Guri 6 Unand SBD