Adaptasi tanaman gandum Toleran suhu tinggi dan peningkatan keragaman genetik melalui induksi mutasi dengan menggunakan iradiasi sinar gamma
i
ADAPTASI TANAMAN GANDUM (Triticum aestivum L.)
TOLERAN SUHU TINGGI DAN PENINGKATAN
KERAGAMAN GENETIK MELALUI INDUKSI MUTASI
DENGAN MENGGUNAKAN IRADIASI SINAR GAMMA
AMIN NUR
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
ii
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi berjudul Adaptasi Tanaman
Gandum (Triticum aestivum L.) Toleran Suhu Tinggi Dan Peningkatan
Keragaman Genetik Melalui Induksi Mutasi Dengan Menggunakan Iradiasi
Sinar Gamma adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing
dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun.
Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun
tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan
dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada
Institut Pertanian Bogor
Bogor,
Maret 2013
Amin Nur
NRP A263090051
iii
ABSTRACT
AMIN NUR. Adaptation of Wheat Lines (Triticum aestivum L.) Tolerance High
Temperature and Improved Genetic Variation Through Mutation Induction Using
Gamma-ray irradiation. Supervised by : TRIKOESOEMANINGTYAS,
SUDIRMAN YAHYA AND NURUL KHUMAIDA
Characteritation of ten wheat introduced genotypes and two varieties of wheat in
two seasons and elevations showed different responses tested at any observed
agronomical characters. Agronomical and physiological characters with high
heritability estimated value and wide genetic variability were plant height,
spikelet number and flag leaf area. There were five traits that directly affected
seed weight/plant namely number of seeds/spike, number of seeds/plant,
chlorophyll a, chlorophyll b and total chlorophyll characters. Index genotype
sensitivity to high temperatures vary greatly based on the character were
observed, the yield character of OASIS/SKAUZ//4 * BCN Var-28 genotype had a
medium tolerance in two seasons. The G-21 and LAJ tolerance can be selected
based on weight of seeds/spike, chlorophyll b, and yield characters, while Oasis
tolerance can be selected based on the length of spike and grain weight/plant
(2010). Genotype Oasis, H-21, and LAJ, Basribey tolerance can be selected based
on the weight of seeds/plant and seed weight/spike. The Interaction of genotype x
season x elevation significantly affected plant height, days of flowering, number
of spikelet, number of floret, seed weight/spike, seed filling rate, yield, flag leaf
area, stomata density, chlorophyll b and the leaves greeness characters. There
only the location x genotype interactions affected the harvest, percent floret
sterile, the number of seeds/panicle, 1000 grain weight, number and weight
malai/m2 seeds/plants. Two genotypes
had higher yield than
comparable varieties
-1
Selayar the Basribey (2.00 t.ha-1) and Alibey (2.13 t.ha-1
) in both elevation
and
two seasons. The HP 1744 is-1a stable genotype (1.75 t.ha ), H-21 (1.82 t.ha-1) and
varieties Selayar (1.92 t.ha ). The results showed that the orientation of dose
dose> 400 gy cause seedling growth under stress and cause the sprouts do not
contain chlorophyll. Dose of 300 gy field research led to the death of 50% of the
population in the irradiated plants. Gamma ray irradiation at 300 gy dose did not
show significant effect on all the characters in M1 plants. The genetic diversity of
the population appears M2 of all strains were irradiated. The characters that
unaffected by the season, but only by the location x genotype interactions were
the harvest time, percent of 2hollow floret, the number of seeds/spike, 1000-1 grain
weight, number -1of spike/m and seed weight/plant. Basribey (2.00 t.ha ) and
Alibey (2.13 t.ha ) genotypes had higher yield than comparator varieties (Selayar)
in both elevations and
two seasons. The stable genotype were HP 1744 (1.75 t.ha
-1
), H-21 (1.82 t.ha-1) and Selayar (1.92 t.ha-1) varieties. The results of orientation
dose showed that the > 400 gy dosage caused seedling growth experienced stress
and the sprouts did not contain chlorophyll. Dose of 300 gy on field research led
to the death of 50% of the irradiated plant population. Gamma ray irradiation with
dose of 300 gy did not show significant effect on all the characters in M1 plants.
The character with moderate to wide genetic variability was harvest time. The
number of hollow floret had wide genetic variability excepting in M 2 population
derived from Selayar varieties. The form of M3 populations at >1000 m asl was
better than < 400 m asl elevation. The M3 population had the highest median
alteration were Kasifbey, Rabe and Basribey. Genetic variability and value of
estimated heritability in elevation of 1000 m
asl. Generally, the value of estimated heritability and genetic variability in the
observed characters of the M4 generation either from elevation < 400 m asl and >
1000 m asl were high and wide, unless the character of grain weight/spike.
Keywords: adaptation, wheat lines, genetic variability, high temperature stress,
gamma ray irradiation
iv
RINGKASAN
AMIN NUR. Adaptasi Tanaman Gandum (Triticum aestivum L.) Toleran
Suhu Tinggi dan Peningkatan Keragaman Genetik Melalui Induksi Mutasi
dengan Menggunakan Iradiasi Sinar Gamma Dibimbing oleh
TRIKOESOEMANINGTYAS, SUDIRMAN YAHYA
DAN NURUL
KHUMAIDA
Penelitian ini terdiri dari dua tahap penelitian besar yaitu 1) Adaptasi
genotipe gandum introduksi dua elevasi yaitu elevasi < 400 m dpl (Bogor) dan >
1000 m dpl (Cipanas) masing-masing dua musim, penelitian di masing-masing
elevasi dan musim disusun berdasarkan rancangan acak kelompok 3 ulangan, 2)
Peningkatan keragaman genetik dengan induksi mutasi dengan menggunakan
iradiasi sinar gamma, penelitian ini terdiri dari beberapa tahap yaitu orientasi
dosis 0 – 1000 gy, penanaman empat genotipe dan dua varietas materi M1 dengan
dosis 300 gy di elevasi >1000 m dpl, selanjutnya populasi M2 ditanam pada
elevasi 1000 m dpl, benih M4 dipilih diseleksi per malai
masing-masing 300 malai/elevasi untuk penanman populasi M4 kembali ditanam
di elevasi 1000 m dpl ke elevasi 1000 m dpl pengujian 2011 terdapat dua genotipe memiliki hasil lebih
tinggi dari varietas Selayar yaitu Basribey (4.31 t.ha-1) dan Alibey (4.74 t.ha-1).
Terdapat dua genotipe yang memiliki hasil lebih tinggi dari varietas pembanding
v
Selayar di kedua elevasi yaitu Basribey (2.00 t.ha-1) dan Alibey (2.13 t.ha-1 ).
Genotipe yang memperlihatkan hasil stabil adalah HP 1744 (1.75 t.ha-1), H-21
(1.82 t.ha-1) dan varietas Selayar (1.92 t.ha-1), Menemen (1.82 t.ha-1) merupakan
genotipe yang spesifik lingkungan
Orientasi dosis dilakukan dengan meradiasi satu varietas yaitu Nias dengan
dosis 0 – 1000 gy. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dosis > 400 gy hanya
menyebabkan penghambatan pertumbuhan dan menyebabkan kecambah menjadi
abnormal atau tidak memiliki klorofil namun tidak menyebabkan kematian dari
tanaman yang diiradiasi. Dosis 300 gy pada penelitian lapang menyebabkan
kematian 50% dari populasi tanaman yang di iradiasi. Penelitian selanjutnya
dengan meradiasi empat genotipe dan dua varietas pada dosis 300 gy. Iradiasi
sinar gamma dengan dosis 300 gy tidak memperlihatkan pengaruh yang nyata
terhadap semua karakter pada tanaman M1. Karakter dengan keragaman genetik
sedang sampai luas adalah karakter umur panen, jumlah floret hampa, kecuali
pada populasi M2 turunan varietas Selayar. Penampilan populasi tanaman M3 di
elevasi > 1000 m dpl lebih baik dibanding di elevasi 1000 m dpl
umumnya tinggi dan luas, kecuali pada karakter bobot biji/malai.
Kata Kunci : adaptasi, galur gandum, keragaman genetik, cekaman suhu tinggi
iradiasi sinar gamma
vi
@ Hak Cipta milik Institut Pertanian Bogor, Tahun 2013
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau meyebutkan sumber. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
yang wajar IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya tulis
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB
vii
ADAPTASI TANAMAN GANDUM (Triticum aestivum L.)
TOLERAN SUHU TINGGI DAN PENINGKATAN KERAGAMAN
GENETIK MELALUI INDUKSI MUTASI DENGAN
MENGGUNAKAN IRADIASI SINAR GAMMA
AMIN NUR
Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Pemuliaan dan Bioteknologi Tanaman (PBT)
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
viii
viii
Penguji pada Ujian Tertutup : Dr. Ir. Yudiwanti Wahyu E. Kusumo, MS
(Staf Pengajar Departemen Agronomi dan
Hortikultura, Fakultas Pertanian IPB)
Dr. Ir. Miftahuddin, MS
(Staf Pengajar Departemen Biologi, Fakultas
MIPA, IPB)
Penguji pada Ujian Terbuka : Dr. Ir. Hajrial Aswidinnoor, MSc
(Staf Pengajar Departemen Agronomi dan
Hortikultura, Fakultas Pertanian IPB)
Dr. Ir. Hasil Sembiring, MSc
(Kepala Pusat Penelitian dan Pengembangan
Tanaman Pangan, Bogor)
ix
Judul Disertasi
: Adaptasi Tanaman Gandum (Triticum aestivum L.) Toleran
Suhu Tinggi dan Peningkatan Keragaman Genetik Melalui
Induksi Mutasi dengan Menggunakan
Iradiasi Sinar
Gamma
Nama
: Amin Nur
NRP
: A263 09 0051
Disetujui
Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Trikoesoemaningtyas, MSc
Ketua
Prof. Dr. Ir. Sudirman Yahya MSc.
Anggota
Dr. Ir. Nurul Khumaida, MSi
Anggota
Diketahui,
Ketua Mayor
Pemuliaan dan Bioteknologi Tanaman
Dr. Ir.Trikoesoemaningtyas, MSc.
Tanggal Ujian : 10 Januari 2013
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Dahrul Syah, MSc. Agr
Tanggal Lulus :
x
PRAKATA
Segala puja, puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah S.W.T.,
atas segala limpahan, rahmat, berkah, hidayah dan karunia-Nya sehingga penulis
dapat menyelesaikan Disertasi yang berjudul “Adaptasi Tanaman Gandum
(Triticum aestivum L.) Toleran Suhu Tinggi dan Peningkatan Keragaman Genetik
Melalui Induksi Mutasi Dengan Menggunakan
Iradiasi Sinar Gamma”
merupakan kelengkapan tugas akhir pada Program Doktor Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor.
Pada kesempatan ini, penulis menghaturkan ucapan terima kasih dan
penghargaan yang setinggi-tingginya kepada :
1.
Dr. Ir. Trikoesoemaningtyas, MSc sebagai ketua komisi pembimbing, Prof.
Dr. Sriani Sujiprihati MS (Almarhumah), Prof. Dr. Ir. Sudirman Yahya MSc
dan Dr. Ir. Nurul Khumaida MSi sebagai anggota komisi pembimbing atas
dorongan moril, motivasi, pengarahan, masukan dan diskusi sejak
perencanaan dan penyusunan penelitian hingga penyelesaian tulisan.
Ucapan terima kasih kepada Dr. Muh.Syukur, SP, MSi dan Prof. Dr. Ir.
Sudirman Yahya sebagai penguji luar komisi pada ujian prelim lisan, Dr. Ir.
Yudiwanti Wahyu MS dan Dr. Ir. Miftahuddin, MS sebagai penguji luar
komisi pada ujian tertutup, serta Dr. Ir. Hasil Sembiring MSc dan Dr. Ir.
Hajrial Aswidinnoor MSc sebagai penguji luar komisi pada ujian terbuka
yang telah memberikan saran dan masukan guna memperbaiki disertasi ini
2.
Kepala Badan Litbang Pertanian dan ketua Komisi Pembinaan SDM Badan
Litbang Pertanian yang telah memberikan kesempatan dan beasiswa untuk
melaksanakan tugas belajar pada Program Pascasarjana Institut Pertanian
Bogor.
3.
Kepala Pusat Penelitian Tanaman Pangan dan Kepala Balai Penelitian
Serealia Lain (Balitser) Maros yang telah memberikan izin belajar.
4.
Direktur Seameo-Biotrop dan Kepala Balai penelitian Tanaman Hias yang
telah memberikan ijin untuk melakukan penelitian.
xi
5.
Dr. Ir. Supriyanto, Dr. Muh.Azrai, SP, MSi dan Imam Mawardi, kami
ucapkan banyak terima kasih atas segala bantuannya dan motivasinya
selama melakukan penelitian di Seameo-Biotrop.
6.
Aziz Natawijaya, SP, MSi, Haji Kumiyun, Irawan, Dian Fahtianty SP, Mas
Djoko, Mas Bambang, pak Yudi, Hasnah SP dan Karlina Syahruddin yang
telah banyak membantu dalam melaksanakan penelitian
7.
Rekan-rekan mahasiswa Pascasarjana angkatan 2009 dan rekan-rekan lain
yang tidak dapat penulis sebutkan semuanya yang telah berbagi ilmu dan
kerjasamanya.
Rasa hormat dan terima kasih serta penghargaan yang tiada henti penulis
sampaikan kepada Ibunda tercinta Hj. Sitti Hamsinah dan Ayahanda H.
Badaruddin Gassing serta mertua penulis Drs. H. Muh. Djafar dan Hj. Sitti
Hasnah atas do’a restu, dorongan dan motivasinya selama ini. Kepada Saudaraku
kakanda Dr. Ir. H.Nasaruddin MS/H.Agustini, Drs. Ansar/Dra. Bungadia,
Dr. Drs. Adnan MSc/Dra. Marliyah, Prof. Dr. Ir. Muh. Farid, MP/Ir. Darpenidar,
Dra. Wahidah Masnani M.Hum/Drs. Alwi M.Hum, Sitti Naimah Masyhar, S.Si
Apt M.Kes/Ahmad Munatsir, ST, Hamsurijal ST/Jumriani Mustafa, SKM, Abdul
Malik Musafir ST, MT/Siti Halimah Larekeng, SP, MS, adikku tercinta Siti
Fatimah S.Si MSc dan Rahmah, SP, MSi serta semua keponakan yang tidak dapat
penulis sebut satu per satu juga mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya.
Kepada istriku tercinta Hj. Suminarti, S.SosI MA dan anakku tercinta Azkana
Ratifah Zulaikhatul Amin terima kasih dan penghargaan setinggi-tingginya atas
segala do’a, dorongan, kesabaran, ketabahan, keikhlasan dan ketulusannya
mendampingi penulis dalam segala suka dan duka sehingga mampu
menyelesaikan disertasi ini.
Akhir kalam, penulis berharap semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi
pengembangan ilmu pengetahuan.
Bogor,
Maret 2013
Amin Nur
xii
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Watampone pada tanggal 17 Agustus 1976 sebagai
putra kesepuluh dari dua belas bersaudara pasangan H. Badaruddin Gassing dan
Hj. Sitti Hamsinah Dg.Nikaya. Penulis menikah dengan Hj. Suminarti, S.SosI,
M.Ag pada tanggal 26 Februari 2005 dan saat ini telah dikaruniai seorang putri
yaitu Azkana Ratifa Zulaikhatul Amin (1 tahun 10 bulan).
Penulis menempuh Jenjang pendidikan di Program Diploma Tiga (D3)
Pertanian Jurusan Budidaya Tanaman Fakultas Pertanian dan Kehutanan
Universitas Hasanuddin, lulus tahun 1998. Selanjutnya penulis melanjutkan Studi
jenjang Sarjana (S1) Program Studi Pemuliaan Tanaman Jurusan Budidaya
Pertanian, Fakultas Pertanian dan Kehutanan Universitas Hasanuddin, lulus tahun
2000. Tahun 2007 penulis melanjutkan jenjang Magister pada Mayor Pemuliaan
dan Bioteknologi Tanaman (PBT) Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.
Tahun yang sama 2009 penulis mengikuti pendidikan program doktor pada Mayor
Pemuliaan dan Bioteknologi Tanaman (PBT) Program Pascasarjana, Institut
Pertanian Bogor. Tahun 2001 penulis diterima sebagai Pegawai Negeri Sipil dan
ditempatkan di Balitkabi (Balai Penelitian Tanaman Kacang dan Umbi-umbian
Malang), Jawa Timur sebagai staf peneliti pemuliaan tanaman kedelai. Tahun
2005 – sekarang
penulis bekerja di Balitsereal (Balai Penelitian Tanaman
Serealia) Maros, Sulawesi Selatan sebagai staf peneliti pemuliaan tanaman Sereal
(Jagung, gandum dan sorghum). Beasiswa pendidikan S2 dan S3 diperoleh dari
Badan Litbang Pertanian Kementerian Pertanian Republik Indonesia.
Sebagian disertasi ini telah dipublikasikan pada jurnal Agrivigor Vol. 11
(3) tahun 2012 dengan judul Evaluasi dan Keragaman Genetik Galur Gandum
Introduksi (Triticum aestivum L) di Agroekosistem Tropis dan dipresentasikan
pada Seminar Nasional Perhimpunan Ilmu Pemuliaan Indonesia (PERIPI) dengan
judul Keragaman Genetik, Heritabilitas dan Indeks Sensivisitas Karakter
Agronomi Genotipe Gandum (Triticum Aestivum L) Introduksi di Agroekosistem
Tropis di Jawa Barat
xiii
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL........................................................................................
xvi
DAFTAR GAMBAR...................................................................................
xx
DAFTAR LAMPIRAN................................................................................
xxii
PENDAHULUAN........................................................................................
Latar Belakang .……………………………………………………..
Perumusan Masalah…………………………………………………
Tujuan Penelitian …………………………………………………...
Manfaat Penelitian…………………………………………………..
Hipotesis ……………………………………………………………
Alur Penelitian………………………………………………………
1
1
6
7
8
8
9
TINJAUAN PUSTAKA…………………………………………………….
Asal dan Konstitusi Genetik Tanaman Gandum……………………
Adaptasi Tanaman terhadap Perubahan Lingkungan………………
Identifikasi Sifat Morfofisiologis Utama……………………………
Peningkatan keragaman Genetik melalui Pemuliaan Mutasi……….
Induksi Mutasi dengan Iradiasi Sinar Gamma………………………
Cekaman Suhu Tinggi……………………………………………….
Mekanisme dan Toleransi terhadap Cekaman Suhu Tinggi………...
Interaksi Genetik x Lingkungan……………………………………..
Stabilitas Model AMMI……………………………………………..
Metode Shuttle Breeding………………………………………………….
10
10
12
13
15
16
18
19
22
23
24
KARAKTERISASI KARAKTER AGRONOMI DAN FISIOLOGIS
GENOTIPE GANDUM (Triticum aestivum) INTRODUKSI DI
AGROEKOSISTEM TROPIKA
Abstrak……………………………………………………………...
Abstract……………………..………………………………………
Pendahuluan.....................................................................................
Bahan dan Metode............................................................................
Tempat dan Waktu Penelitian..................................................
Rancangan Penelitian dan Bahan Genetik...............................
Pelaksanaan Penelitian.............................................................
Analisis Data............................................................................
Hasil dan Pembahasan……………………………………………...
Agroekologi Lingkungan Seleksi……………………………..
Penampilan Pertumbuhan dan Perkembangan Genotipe
Gandum Introduksi di Agroekosistem Tropis………………...
25
25
26
28
28
28
28
31
36
36
37
xiv
Penampilan Karakter Agronomi Genotipe Gandum
Introduksi di Agroekosistem Tropis………………………...
Penampilan Karakter Fisiologis Genotipe Gandum
Introduksi di Agroekosistem Tropis………………………..
Pendugaan Komponen Ragam dan Nilai Heritabilitas
Karakter Agronomi dan Fisiologis pada Agroekosistem
Tropis………………………………………………………..
Hubungan Kausal Karakter Agronomi dan Fisiologis
Genotipe Gandum Introduksi terhadap Bobot Biji/Tanaman
di Agroekosistem Tropis…………………………………….
Indeks Kepekaan Karakter Agronomi dan Fisiologis
terhadap Cekaman Suhu Tinggi pada Beberapa Genotipe
Gandum……………………………………………………...
Simpulan …………………………………………………………...
40
51
57
59
65
71
INTERAKSI GENETIK X LINGKUNGAN DAN STABILITAS HASIL
GENOTIPE GANDUM INTRODUKSI (Triticum aestivum L) DI
AGROEKOSISTEM TROPIKA
Abstrak……………………………………………………………...
Abstract……………………………………………………………..
Pendahuluan....................................................................................
Bahan dan Metode...........................................................................
Tempat dan Waktu Penelitian..................................................
Rancangan Penelitian dan Bahan Genetik...............................
Pelaksanaan Penelitian.............................................................
Analisis Data............................................................................
Hasil dan Pembahasan……………………………………………...
Interaksi Musim x Elevasi x Genotipe Gandum Introduksi di
Agroekosistem Tropis…………………………………………
Interaksi Genetik x Lingkungan Genotipe Gandum Introduksi
di Agroekosistem Tropis………………………………………
Penampilan Karakter Agronomi Genotipe Gandum Introduksi
di Agroekosistem Tropis……………………………………...
Penampilan Karakter Fisiologis Genotipe Gandum
Introduksi di Agroekosistem Tropis………………………….
Stabilitas Hasil Genotipe Gandum Introduksi Di
Agroekosistem Tropis………………………………………...
Simpulan …………………………………………………………..
98
104
RESPON DAN KERAGAMAN GENETIK POPULASI M2 HASIL
IRADIASI SINAR GAMMA BERDASARKAN KARAKTER
AGRONOMI TERHADAP CEKAMAN SUHU TINGGI
Abstrak……………………………………………………………...
Abstract……………………………………………………………..
Pendahuluan.....................................................................................
105
105
106
72
72
73
75
75
75
75
78
80
80
81
86
93
xv
Bahan dan Metode...........................................................................
Tempat dan Waktu Penelitian...............................................
Orientasi Dosis Iradiasi Sinar Gamma..................................
Respon Genotipe Gandum terhadap Iradiasi Sinar Gamma...
Keragaman Populasi M2 Hasil Iradiasi Sinar Gamma
terhadap Cekaman Suhu Tinggi Berdasarkan Karakter
Agronomi……………………………………………………
Hasil dan Pembahasan……………………………………………...
Orientasi Dosis Iradiasi Sinar Gamma..................................
Respon Genotipe Gandum terhadap Iradiasi Sinar Gamma...
Keragaman Populasi M2 Hasil Iradiasi Sinar Gamma
terhadap Cekaman Suhu Tinggi Berdasarkan Karakter
Agronomi……………………………………………………
Simpulan ……………………………………………………………
SELEKSI POPULASI M3 DAN M4 TERHADAP CEKAMAN SUHU
TINGGI DI AGROEKOSISTEM TROPIS BERDASARKAN
KARAKTER AGRONOMI
Abstrak……………………………………………………………...
Abstract……………………………………………………………..
Pendahuluan.....................................................................................
Bahan dan Metode............................................................................
Tempat dan Waktu Penelitian...............................................
Seleksi Populasi M3 pada Kondisi Optimal dan Cekaman
Suhu Tinggi.........................................................................
Seleksi Pedigree Populasi M4 terhadap Cekaman Suhu
Tinggi....................................................................................
Hasil dan Pembahasan……………………………………………...
Seleksi Populasi M3 pada Kondisi Optimal dan Cekaman
Suhu Tinggi.........................................................................
Seleksi Pedigree Populasi M4 terhadap Cekaman Suhu
Tinggi....................................................................................
Simpulan……………………………………………………………
108
108
108
108
109
111
111
114
116
125
126
126
127
129
129
129
130
131
131
140
146
PEMBAHASAN UMUM…………………………………………………...
147
SIMPULAN DAN SARAN…………………………………………………
Simpulan…………………………………………………………..
Saran……………………………………………………………….
153
153
154
DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………….
155
LAMPIRAN…………………………………………………………………
168
xvi
DAFTAR TABEL
1
Klasifikasi beberapa spesies Triticum berdasarkan kelas ploidi………….
12
2
Analisis ragam dan kuadrat tengah harapan karakter gandum introduksi
pada masing-masing lokasi……………………………………………….
31
3
Analisis ragam gabungan menggunakan model acak…………………….
31
4
Tinggi tanaman dan jumlah anakan produktif genotipe gandum pada
agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011……………………………
41
Umur berbunga dan umur panen genotipe gandum pada agroekosistem
tropis MH 2010 dan MK 2011……………………………………………
43
Panjang malai dan jumlah spikelet genotipe gandum pada agroekosistem
tropis MH 2010 dan MK 2011……………………………………………
44
Jumlah floret hampa dan persentase floret hampa genotipe gandum pada
agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011……………………………
45
Bobot biji/tanaman dan bobot biji/malai genotipe gandum pada
agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011……………………………
47
Jumlah malai/meter dan laju pengisian biji genotipe gandum pada
agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011……………………………
48
Bobot 1000 biji dan hasil genotipe gandum pada agroekosistem tropis
MH 2010 dan MK 2011…………………………………………………..
49
Jumlah biji/malai dan jumlah biji/tanaman genotipe gandum pada
agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011……………………………
50
Luas daun bendera dan ketebalan daun genotipe gandum pada
agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011……………………………
53
Kehijauan daun dan kerapatan stomata genotipe gandum pada
agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011……………………………
54
Klorofil a dan klorofil b genotipe gandum pada agroekosistem tropis
MH 2010 dan MK 2011…………………………………………………..
56
Nisbah klorofil a/b dan klorofil total genotipe gandum introduksi pada
agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011……………………………
57
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
xvii
16
Parameter genetik karakter agronomi dan morfologis genotipe gandum
pada agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011……………………...
58
Analisis korelasi karakter agronomi dan fisiologis genotipe gandum
introduksi terhadap karakter bobot biji/tanaman…………………………
61
Indeks kepekaan karakter agronomi genotipe gandum introduksi di
agroekosistem tropis..................................................................................
68
Indeks kepekaan karakter agronomi genotipe gandum introduksi di
agroekosistem tropis..................................................................................
69
Indeks kepekaan karakter agronomi genotipe gandum introduksi di
agroekosistem tropis..................................................................................
70
Analisis ragam dan kuadrat tengah harapan karakter agronomi genotype
gandum introduksi pada masing-masing lokasi…………………………
78
Ragam gabungan musim, elevasi dan genotipe menggunakan model
acak………………………………………………………………………
78
23
Analisis ragam gabungan lokasi dan galur model acak …………………
78
24
Analisis ragam gabungan model AMMI (Additive Main Effects and
Multiplicative Interaction)…………………………………………………………
79
Analisis ragam gabungan musim, elevasi dan genotipe karakter
agronomi, morfologi dan fisiologi genotipe gandum introduksi di
agroekosistem tropis ……………………………………………………
82
Analisis ragam gabungan lokasi dan genotipe karakter agronomi dan
fisiologi genotipe gandum introduksi di agroekosistem tropis MH 2010
dan MK 2011……………………………………………………………
85
Tinggi tanaman dan jumlah anakan produktif genotipe gandum
introduksi pada agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011………..
86
Umur berbunga dan umur panen galur genotipe gandum introduksi pada
agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011…………………………...
87
Panjang malai dan jumlah spikelet genotipe gandum introduksi pada
agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011…………………………
88
Persentase floret hampa dan jumlah floret hampa genotipe gandum
introduksi pada agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011………….
89
17
18
19
20
21
22
25
26
27
28
29
30
xviii
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
Jumlah biji/malai dan jumlah biji/tanaman genotipe gandum introduksi
pada agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011……………………
90
Bobot biji/malai dan bobot biji/tanaman genotipe gandum introduksi
pada agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011…………………...
91
Laju pengisian biji dan jumlah malai/m2 genotipe gandum introduksi
pada agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011……………………..
92
Bobot 1000 biji dan hasil genotipe gandum introduksi pada
agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011…………………………..
93
Luas daun bendera dan kerapatan stomata genotipe gandum introduksi
pada agroekosistem MH 2010 dan MK 2011………………………..
94
Klorofil a klorofil b dan nisbah klorofil a/b genotipe gandum introduksi
pada agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011……………………..
95
Klorofil total, ketebalan daun dan kehijauan genotipe gandum
introduksi pada agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011………….
97
Rata-rata hasil genotipe gandum introduksi pada agroekosistem tropis
MH 2010 dan MK 2011…….…………………………………………...
98
Analisis ragam model AMMI2 untuk hasil genotipe gandum introduksi
pada agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011…………………….
100
Rata-rata hasil, galat baku, kuadrat tengah interaksi dan kuadrat tengah
regresi sebelas genotipe gandum introduksi pada agroekosistem tropis
MH 2010 dan MK 2011………………………………………………...
103
Analisis ragam karakter agronomi beberapa genotipe gandum introduksi
pada agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011.…………………...
114
Perbedaan nilai tengah karakter agronomi populasi M1 hasil iradiasi
sinar gamma (300 gy) dengan kontrol …………………………………..
115
Nilai tengah karakter agronomi populasi M2 hasil iradiasi sinar gamma
(300 gy) pada cekaman suhu tinggi………………………………………
117
Nilai tengah karakter agronomi populasi M2 galur gandum introduksi
pada cekaman suhu tinggi………………………………………………...
118
xix
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
Keragaman genetik dan heritabilitas karakter agronomi populasi M2
pada cekaman suhu tinggi………………………………………………...
122
Keragaman genetik dam heritabilitas karakter agronomi populasi M2
pada cekaman suhu tinggi……………………………………………….
124
Nilai tengah karakter agronomi populasi M3 hasil iradiasi sinar gamma
di Bogor dan Cipanas……………………………………………………..
133
Komponen ragam dan keragaman karakter kehijauan daun, tinggi
tanaman, panjang malai dan jumlah spikelet/malai gandum populasi M3
hasil iradiasi sinar gamma di Bogor dan Cipanas ………………………
134
Komponen ragam dan keragaman karakter jumlah floret hampa, jumlah
anakan produktif, bobot biji/malai dan jumlah biji/malai gandum
populasi M3 hasil iradiasi sinar gamma di Bogor dan Cipanas…………
136
Komponen ragam dan keragaman karakter bobot biji/tanaman dan
jumlah biji/tanaman gandum populasi M3 hasil iradiasi sinar gamma di
Bogor dan Cipanas………………………………………………………..
137
Kemajuan genetik akibat seleksi genotipe gandum generasi M3 pada
kondisi optimum dan cekaman suhu tinggi………………………………
139
Nilai tengah karakter agronomi 499 galur mutan turunan dari Dewata,
Selayar, Oasis, Rabe, Kasifbey dan Basribey pada kondisi cekaman suhu
tinggi……………………………………………………………………..
142
Nilai tengah karakter agronomi 499 galur mutan turunan dari Dewata,
Selayar, Oasis, Rabe, Kasifbey dan Basribey pada kondisi cekaman suhu
tinggi……………………………………………………………………...
143
Nilai tengah karakter agronomi 124 galur mutan (59 hasil seleksi
Cipanas) dan (65 hasil seleksi bogor) terpilih turunan dari Dewata,
Selayar, Oasis, Rabe, Kasifbey dan Basribey cekaman suhu tinggi……...
144
xx
DAFTAR GAMBAR
1
Bagan Alir Penelitian…………………………………………………
9
2
Asal Gandum Tetraploid dan hexaploid. Spesies T.turgidum
Tetraploid berasal dari kombinasi genom A dari T.monococcum dan
genom B dari spesies liar, sedang T.aestivum Hexaploid berasal dari
kombinasi genom AB dari T.turgidum dan genom D dari Ae. Tauchi
11
Skema siklus resproduksi sereal dan pengaruh cekaman abiotik pada
Setiap perbedaan tahap perkembangan reproduksi………………….
20
Hubungan sebab akibat antara karakter tanaman (1,2,3,....k) terhadap
hasil (Y)………………………………………………………………
34
Periode perkecambahan dan Pertumbuhan tanaman gandum umur 2
hst hingga 55 hst di elevasi (>1000 mdpl) dan elevasu (1000 m dpl)
dan (B) Elevasi < 400 m dpl…………………………………………
38
Penampilan galur gandum introduksi HP 1744 (A) fase vegetatif
elevasi < 400 m dpl (Bogor), (B) fase generatif elevasi < 400 m
dpl (Bogor), (C) fase vegetatif elevasi >1000 m dpl (Cipanas), (D)
fase generatif elevasi >1000 m dpl (Cipanas) MH 2010……………
39
Keragaan gandum varietas Dewata (A) elevasi < 400 m dpl (Bogor)
dan (B) elevasi > 1000 m dpl (Cipanas)……………………………...
39
Penampilan ketebalan daun menggunakan metode mikro teknik
dengan pembesaran 10x (A) Selayar Cipanas (1170 m dpl), (B)
Selayar Bogor (800 mdpl) dengan suhu sekitar 22 – 24oC.
Sementara itu, kondisi iklim yang demikian hanya dapat ditemukan di beberapa
wilayah tropis di Indonesia dan apabila gandum dibudidayakan di daerah tersebut,
4
akan bersaing dengan komoditas yang sering ditanam di dataran tinggi seperti
sayuran dan tanaman hortikultura lainnya yang memiliki nilai ekonomi yang lebih
tinggi.
Disamping itu sosialisasi pengembangan gandum masih kurang di
masyarakat dan tidak tersedianya pasar dan petani belum begitu mengenal cara
pengolahan gandum.
Indonesia merupakan negara tropis yang memiliki variasi lingkungan
geofisik yang sangat besar dan memberikan lingkungan tumbuh bagi tanaman
yang sangat besar pula variasinya. Kondisi tersebut memberikan petunjuk adanya
variasi ciri-ciri dan potensi-potensi khusus dari suatu wilayah yang perlu
dimanfaatkan secara baik.
Adanya variasi lingkungan makro tersebut tidak
menjamin suatu genotipe/varietas tanaman akan tumbuh baik dan memberikan
hasil panen tinggi di semua wilayah. Hal ini terkait dengan kemungkinan ada
tidaknya interaksi antara genotipe tanaman dengan kisaran variasi lingkungan.
Beberapa usaha yang telah dilakukan untuk memperoleh varietas gandum
yang sesuai untuk daerah tropis. CIMMYT (International Maize and Wheat
Improvement Center) mengadakan seleksi untuk gandum yang toleran terhadap
temperatur dan curah hujan yang tinggi. Peneliti Indonesia telah mengevaluasi
genotipe-genotipe gandum introduksi dan juga mengadakan seleksi dari populasi
bersegregasi (Gayatri et al. 1985; Dasmal et al. 1994). Beberapa hasil penelitian
melaporkan bahwa hasil gandum di Lembang (Jabar 1100 m dpl) mencapai 3.34
ton ha-1, varietas Nias di Malino dapat menghasilkan 5.37 t/ha pada 2001, tetapi
pada 2002 produksi tertinggi hanya 2.05 t/ha karena perbedaan kesuburan tanah
(Dahlan et al. 2003). Pada tahun 2003 telah berhasil dirilis varietas baru gandum
yang lebih adaptif pada ketinggian 1000 mdpl yaitu varietas SELAYAR
(HAHN/2*WEAVER CMBW 89 Y 01231-OTOPM-16Y-010M-1Y-010M) dan
DEWATA (DWR-162) yang berasal dari Negara India
Untuk meningkatkan daya saing dan produksi gandum dalam negeri
sebagai sumber pangan dan diversifikasi pangan, perlu dilakukan usaha
ekstensifikasi di ketinggian tempat yang lebih rendah melalui perakitan varietas
gandum yang dapat beradaptasi pada suhu tinggi dan dataran rendah (400- 600
mdpl). Salah satu faktor pembatas usaha ekstensifikasi gandum didataran rendah
adalah cekaman suhu. Menurut Peet dan Willits (1998) cekaman suhu tinggi
sering didefinisikan sebagai kenaikan suhu yang melebihi ambang kerusakan
5
untuk periode waktu yang cukup menyebabkan kerusakan yang tidak dapat balik
(irreversibel) pada pertumbuhan dan perkembangan tanaman, sehingga batasan
suhu tinggi untuk tiap tanaman akan tergantung wilayah atau habitat asal tanaman.
Akibat suhu tinggi terjadi perubahan agregasi dan denaturasi protein serta
peningkatan fluiditas membran sel, secara tidak langsung terjadi inaktivasi enzimenzim di dalam mitokondria dan kloroplas, penghambatan sintesa protein,
degradasi protein dan kehilangan integritas membran (Howarth 2005 dalam
Wahid
ADAPTASI TANAMAN GANDUM (Triticum aestivum L.)
TOLERAN SUHU TINGGI DAN PENINGKATAN
KERAGAMAN GENETIK MELALUI INDUKSI MUTASI
DENGAN MENGGUNAKAN IRADIASI SINAR GAMMA
AMIN NUR
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
ii
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi berjudul Adaptasi Tanaman
Gandum (Triticum aestivum L.) Toleran Suhu Tinggi Dan Peningkatan
Keragaman Genetik Melalui Induksi Mutasi Dengan Menggunakan Iradiasi
Sinar Gamma adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing
dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun.
Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun
tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan
dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada
Institut Pertanian Bogor
Bogor,
Maret 2013
Amin Nur
NRP A263090051
iii
ABSTRACT
AMIN NUR. Adaptation of Wheat Lines (Triticum aestivum L.) Tolerance High
Temperature and Improved Genetic Variation Through Mutation Induction Using
Gamma-ray irradiation. Supervised by : TRIKOESOEMANINGTYAS,
SUDIRMAN YAHYA AND NURUL KHUMAIDA
Characteritation of ten wheat introduced genotypes and two varieties of wheat in
two seasons and elevations showed different responses tested at any observed
agronomical characters. Agronomical and physiological characters with high
heritability estimated value and wide genetic variability were plant height,
spikelet number and flag leaf area. There were five traits that directly affected
seed weight/plant namely number of seeds/spike, number of seeds/plant,
chlorophyll a, chlorophyll b and total chlorophyll characters. Index genotype
sensitivity to high temperatures vary greatly based on the character were
observed, the yield character of OASIS/SKAUZ//4 * BCN Var-28 genotype had a
medium tolerance in two seasons. The G-21 and LAJ tolerance can be selected
based on weight of seeds/spike, chlorophyll b, and yield characters, while Oasis
tolerance can be selected based on the length of spike and grain weight/plant
(2010). Genotype Oasis, H-21, and LAJ, Basribey tolerance can be selected based
on the weight of seeds/plant and seed weight/spike. The Interaction of genotype x
season x elevation significantly affected plant height, days of flowering, number
of spikelet, number of floret, seed weight/spike, seed filling rate, yield, flag leaf
area, stomata density, chlorophyll b and the leaves greeness characters. There
only the location x genotype interactions affected the harvest, percent floret
sterile, the number of seeds/panicle, 1000 grain weight, number and weight
malai/m2 seeds/plants. Two genotypes
had higher yield than
comparable varieties
-1
Selayar the Basribey (2.00 t.ha-1) and Alibey (2.13 t.ha-1
) in both elevation
and
two seasons. The HP 1744 is-1a stable genotype (1.75 t.ha ), H-21 (1.82 t.ha-1) and
varieties Selayar (1.92 t.ha ). The results showed that the orientation of dose
dose> 400 gy cause seedling growth under stress and cause the sprouts do not
contain chlorophyll. Dose of 300 gy field research led to the death of 50% of the
population in the irradiated plants. Gamma ray irradiation at 300 gy dose did not
show significant effect on all the characters in M1 plants. The genetic diversity of
the population appears M2 of all strains were irradiated. The characters that
unaffected by the season, but only by the location x genotype interactions were
the harvest time, percent of 2hollow floret, the number of seeds/spike, 1000-1 grain
weight, number -1of spike/m and seed weight/plant. Basribey (2.00 t.ha ) and
Alibey (2.13 t.ha ) genotypes had higher yield than comparator varieties (Selayar)
in both elevations and
two seasons. The stable genotype were HP 1744 (1.75 t.ha
-1
), H-21 (1.82 t.ha-1) and Selayar (1.92 t.ha-1) varieties. The results of orientation
dose showed that the > 400 gy dosage caused seedling growth experienced stress
and the sprouts did not contain chlorophyll. Dose of 300 gy on field research led
to the death of 50% of the irradiated plant population. Gamma ray irradiation with
dose of 300 gy did not show significant effect on all the characters in M1 plants.
The character with moderate to wide genetic variability was harvest time. The
number of hollow floret had wide genetic variability excepting in M 2 population
derived from Selayar varieties. The form of M3 populations at >1000 m asl was
better than < 400 m asl elevation. The M3 population had the highest median
alteration were Kasifbey, Rabe and Basribey. Genetic variability and value of
estimated heritability in elevation of 1000 m
asl. Generally, the value of estimated heritability and genetic variability in the
observed characters of the M4 generation either from elevation < 400 m asl and >
1000 m asl were high and wide, unless the character of grain weight/spike.
Keywords: adaptation, wheat lines, genetic variability, high temperature stress,
gamma ray irradiation
iv
RINGKASAN
AMIN NUR. Adaptasi Tanaman Gandum (Triticum aestivum L.) Toleran
Suhu Tinggi dan Peningkatan Keragaman Genetik Melalui Induksi Mutasi
dengan Menggunakan Iradiasi Sinar Gamma Dibimbing oleh
TRIKOESOEMANINGTYAS, SUDIRMAN YAHYA
DAN NURUL
KHUMAIDA
Penelitian ini terdiri dari dua tahap penelitian besar yaitu 1) Adaptasi
genotipe gandum introduksi dua elevasi yaitu elevasi < 400 m dpl (Bogor) dan >
1000 m dpl (Cipanas) masing-masing dua musim, penelitian di masing-masing
elevasi dan musim disusun berdasarkan rancangan acak kelompok 3 ulangan, 2)
Peningkatan keragaman genetik dengan induksi mutasi dengan menggunakan
iradiasi sinar gamma, penelitian ini terdiri dari beberapa tahap yaitu orientasi
dosis 0 – 1000 gy, penanaman empat genotipe dan dua varietas materi M1 dengan
dosis 300 gy di elevasi >1000 m dpl, selanjutnya populasi M2 ditanam pada
elevasi 1000 m dpl, benih M4 dipilih diseleksi per malai
masing-masing 300 malai/elevasi untuk penanman populasi M4 kembali ditanam
di elevasi 1000 m dpl ke elevasi 1000 m dpl pengujian 2011 terdapat dua genotipe memiliki hasil lebih
tinggi dari varietas Selayar yaitu Basribey (4.31 t.ha-1) dan Alibey (4.74 t.ha-1).
Terdapat dua genotipe yang memiliki hasil lebih tinggi dari varietas pembanding
v
Selayar di kedua elevasi yaitu Basribey (2.00 t.ha-1) dan Alibey (2.13 t.ha-1 ).
Genotipe yang memperlihatkan hasil stabil adalah HP 1744 (1.75 t.ha-1), H-21
(1.82 t.ha-1) dan varietas Selayar (1.92 t.ha-1), Menemen (1.82 t.ha-1) merupakan
genotipe yang spesifik lingkungan
Orientasi dosis dilakukan dengan meradiasi satu varietas yaitu Nias dengan
dosis 0 – 1000 gy. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dosis > 400 gy hanya
menyebabkan penghambatan pertumbuhan dan menyebabkan kecambah menjadi
abnormal atau tidak memiliki klorofil namun tidak menyebabkan kematian dari
tanaman yang diiradiasi. Dosis 300 gy pada penelitian lapang menyebabkan
kematian 50% dari populasi tanaman yang di iradiasi. Penelitian selanjutnya
dengan meradiasi empat genotipe dan dua varietas pada dosis 300 gy. Iradiasi
sinar gamma dengan dosis 300 gy tidak memperlihatkan pengaruh yang nyata
terhadap semua karakter pada tanaman M1. Karakter dengan keragaman genetik
sedang sampai luas adalah karakter umur panen, jumlah floret hampa, kecuali
pada populasi M2 turunan varietas Selayar. Penampilan populasi tanaman M3 di
elevasi > 1000 m dpl lebih baik dibanding di elevasi 1000 m dpl
umumnya tinggi dan luas, kecuali pada karakter bobot biji/malai.
Kata Kunci : adaptasi, galur gandum, keragaman genetik, cekaman suhu tinggi
iradiasi sinar gamma
vi
@ Hak Cipta milik Institut Pertanian Bogor, Tahun 2013
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau meyebutkan sumber. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
yang wajar IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya tulis
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB
vii
ADAPTASI TANAMAN GANDUM (Triticum aestivum L.)
TOLERAN SUHU TINGGI DAN PENINGKATAN KERAGAMAN
GENETIK MELALUI INDUKSI MUTASI DENGAN
MENGGUNAKAN IRADIASI SINAR GAMMA
AMIN NUR
Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Pemuliaan dan Bioteknologi Tanaman (PBT)
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
viii
viii
Penguji pada Ujian Tertutup : Dr. Ir. Yudiwanti Wahyu E. Kusumo, MS
(Staf Pengajar Departemen Agronomi dan
Hortikultura, Fakultas Pertanian IPB)
Dr. Ir. Miftahuddin, MS
(Staf Pengajar Departemen Biologi, Fakultas
MIPA, IPB)
Penguji pada Ujian Terbuka : Dr. Ir. Hajrial Aswidinnoor, MSc
(Staf Pengajar Departemen Agronomi dan
Hortikultura, Fakultas Pertanian IPB)
Dr. Ir. Hasil Sembiring, MSc
(Kepala Pusat Penelitian dan Pengembangan
Tanaman Pangan, Bogor)
ix
Judul Disertasi
: Adaptasi Tanaman Gandum (Triticum aestivum L.) Toleran
Suhu Tinggi dan Peningkatan Keragaman Genetik Melalui
Induksi Mutasi dengan Menggunakan
Iradiasi Sinar
Gamma
Nama
: Amin Nur
NRP
: A263 09 0051
Disetujui
Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Trikoesoemaningtyas, MSc
Ketua
Prof. Dr. Ir. Sudirman Yahya MSc.
Anggota
Dr. Ir. Nurul Khumaida, MSi
Anggota
Diketahui,
Ketua Mayor
Pemuliaan dan Bioteknologi Tanaman
Dr. Ir.Trikoesoemaningtyas, MSc.
Tanggal Ujian : 10 Januari 2013
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Dahrul Syah, MSc. Agr
Tanggal Lulus :
x
PRAKATA
Segala puja, puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah S.W.T.,
atas segala limpahan, rahmat, berkah, hidayah dan karunia-Nya sehingga penulis
dapat menyelesaikan Disertasi yang berjudul “Adaptasi Tanaman Gandum
(Triticum aestivum L.) Toleran Suhu Tinggi dan Peningkatan Keragaman Genetik
Melalui Induksi Mutasi Dengan Menggunakan
Iradiasi Sinar Gamma”
merupakan kelengkapan tugas akhir pada Program Doktor Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor.
Pada kesempatan ini, penulis menghaturkan ucapan terima kasih dan
penghargaan yang setinggi-tingginya kepada :
1.
Dr. Ir. Trikoesoemaningtyas, MSc sebagai ketua komisi pembimbing, Prof.
Dr. Sriani Sujiprihati MS (Almarhumah), Prof. Dr. Ir. Sudirman Yahya MSc
dan Dr. Ir. Nurul Khumaida MSi sebagai anggota komisi pembimbing atas
dorongan moril, motivasi, pengarahan, masukan dan diskusi sejak
perencanaan dan penyusunan penelitian hingga penyelesaian tulisan.
Ucapan terima kasih kepada Dr. Muh.Syukur, SP, MSi dan Prof. Dr. Ir.
Sudirman Yahya sebagai penguji luar komisi pada ujian prelim lisan, Dr. Ir.
Yudiwanti Wahyu MS dan Dr. Ir. Miftahuddin, MS sebagai penguji luar
komisi pada ujian tertutup, serta Dr. Ir. Hasil Sembiring MSc dan Dr. Ir.
Hajrial Aswidinnoor MSc sebagai penguji luar komisi pada ujian terbuka
yang telah memberikan saran dan masukan guna memperbaiki disertasi ini
2.
Kepala Badan Litbang Pertanian dan ketua Komisi Pembinaan SDM Badan
Litbang Pertanian yang telah memberikan kesempatan dan beasiswa untuk
melaksanakan tugas belajar pada Program Pascasarjana Institut Pertanian
Bogor.
3.
Kepala Pusat Penelitian Tanaman Pangan dan Kepala Balai Penelitian
Serealia Lain (Balitser) Maros yang telah memberikan izin belajar.
4.
Direktur Seameo-Biotrop dan Kepala Balai penelitian Tanaman Hias yang
telah memberikan ijin untuk melakukan penelitian.
xi
5.
Dr. Ir. Supriyanto, Dr. Muh.Azrai, SP, MSi dan Imam Mawardi, kami
ucapkan banyak terima kasih atas segala bantuannya dan motivasinya
selama melakukan penelitian di Seameo-Biotrop.
6.
Aziz Natawijaya, SP, MSi, Haji Kumiyun, Irawan, Dian Fahtianty SP, Mas
Djoko, Mas Bambang, pak Yudi, Hasnah SP dan Karlina Syahruddin yang
telah banyak membantu dalam melaksanakan penelitian
7.
Rekan-rekan mahasiswa Pascasarjana angkatan 2009 dan rekan-rekan lain
yang tidak dapat penulis sebutkan semuanya yang telah berbagi ilmu dan
kerjasamanya.
Rasa hormat dan terima kasih serta penghargaan yang tiada henti penulis
sampaikan kepada Ibunda tercinta Hj. Sitti Hamsinah dan Ayahanda H.
Badaruddin Gassing serta mertua penulis Drs. H. Muh. Djafar dan Hj. Sitti
Hasnah atas do’a restu, dorongan dan motivasinya selama ini. Kepada Saudaraku
kakanda Dr. Ir. H.Nasaruddin MS/H.Agustini, Drs. Ansar/Dra. Bungadia,
Dr. Drs. Adnan MSc/Dra. Marliyah, Prof. Dr. Ir. Muh. Farid, MP/Ir. Darpenidar,
Dra. Wahidah Masnani M.Hum/Drs. Alwi M.Hum, Sitti Naimah Masyhar, S.Si
Apt M.Kes/Ahmad Munatsir, ST, Hamsurijal ST/Jumriani Mustafa, SKM, Abdul
Malik Musafir ST, MT/Siti Halimah Larekeng, SP, MS, adikku tercinta Siti
Fatimah S.Si MSc dan Rahmah, SP, MSi serta semua keponakan yang tidak dapat
penulis sebut satu per satu juga mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya.
Kepada istriku tercinta Hj. Suminarti, S.SosI MA dan anakku tercinta Azkana
Ratifah Zulaikhatul Amin terima kasih dan penghargaan setinggi-tingginya atas
segala do’a, dorongan, kesabaran, ketabahan, keikhlasan dan ketulusannya
mendampingi penulis dalam segala suka dan duka sehingga mampu
menyelesaikan disertasi ini.
Akhir kalam, penulis berharap semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi
pengembangan ilmu pengetahuan.
Bogor,
Maret 2013
Amin Nur
xii
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Watampone pada tanggal 17 Agustus 1976 sebagai
putra kesepuluh dari dua belas bersaudara pasangan H. Badaruddin Gassing dan
Hj. Sitti Hamsinah Dg.Nikaya. Penulis menikah dengan Hj. Suminarti, S.SosI,
M.Ag pada tanggal 26 Februari 2005 dan saat ini telah dikaruniai seorang putri
yaitu Azkana Ratifa Zulaikhatul Amin (1 tahun 10 bulan).
Penulis menempuh Jenjang pendidikan di Program Diploma Tiga (D3)
Pertanian Jurusan Budidaya Tanaman Fakultas Pertanian dan Kehutanan
Universitas Hasanuddin, lulus tahun 1998. Selanjutnya penulis melanjutkan Studi
jenjang Sarjana (S1) Program Studi Pemuliaan Tanaman Jurusan Budidaya
Pertanian, Fakultas Pertanian dan Kehutanan Universitas Hasanuddin, lulus tahun
2000. Tahun 2007 penulis melanjutkan jenjang Magister pada Mayor Pemuliaan
dan Bioteknologi Tanaman (PBT) Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.
Tahun yang sama 2009 penulis mengikuti pendidikan program doktor pada Mayor
Pemuliaan dan Bioteknologi Tanaman (PBT) Program Pascasarjana, Institut
Pertanian Bogor. Tahun 2001 penulis diterima sebagai Pegawai Negeri Sipil dan
ditempatkan di Balitkabi (Balai Penelitian Tanaman Kacang dan Umbi-umbian
Malang), Jawa Timur sebagai staf peneliti pemuliaan tanaman kedelai. Tahun
2005 – sekarang
penulis bekerja di Balitsereal (Balai Penelitian Tanaman
Serealia) Maros, Sulawesi Selatan sebagai staf peneliti pemuliaan tanaman Sereal
(Jagung, gandum dan sorghum). Beasiswa pendidikan S2 dan S3 diperoleh dari
Badan Litbang Pertanian Kementerian Pertanian Republik Indonesia.
Sebagian disertasi ini telah dipublikasikan pada jurnal Agrivigor Vol. 11
(3) tahun 2012 dengan judul Evaluasi dan Keragaman Genetik Galur Gandum
Introduksi (Triticum aestivum L) di Agroekosistem Tropis dan dipresentasikan
pada Seminar Nasional Perhimpunan Ilmu Pemuliaan Indonesia (PERIPI) dengan
judul Keragaman Genetik, Heritabilitas dan Indeks Sensivisitas Karakter
Agronomi Genotipe Gandum (Triticum Aestivum L) Introduksi di Agroekosistem
Tropis di Jawa Barat
xiii
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL........................................................................................
xvi
DAFTAR GAMBAR...................................................................................
xx
DAFTAR LAMPIRAN................................................................................
xxii
PENDAHULUAN........................................................................................
Latar Belakang .……………………………………………………..
Perumusan Masalah…………………………………………………
Tujuan Penelitian …………………………………………………...
Manfaat Penelitian…………………………………………………..
Hipotesis ……………………………………………………………
Alur Penelitian………………………………………………………
1
1
6
7
8
8
9
TINJAUAN PUSTAKA…………………………………………………….
Asal dan Konstitusi Genetik Tanaman Gandum……………………
Adaptasi Tanaman terhadap Perubahan Lingkungan………………
Identifikasi Sifat Morfofisiologis Utama……………………………
Peningkatan keragaman Genetik melalui Pemuliaan Mutasi……….
Induksi Mutasi dengan Iradiasi Sinar Gamma………………………
Cekaman Suhu Tinggi……………………………………………….
Mekanisme dan Toleransi terhadap Cekaman Suhu Tinggi………...
Interaksi Genetik x Lingkungan……………………………………..
Stabilitas Model AMMI……………………………………………..
Metode Shuttle Breeding………………………………………………….
10
10
12
13
15
16
18
19
22
23
24
KARAKTERISASI KARAKTER AGRONOMI DAN FISIOLOGIS
GENOTIPE GANDUM (Triticum aestivum) INTRODUKSI DI
AGROEKOSISTEM TROPIKA
Abstrak……………………………………………………………...
Abstract……………………..………………………………………
Pendahuluan.....................................................................................
Bahan dan Metode............................................................................
Tempat dan Waktu Penelitian..................................................
Rancangan Penelitian dan Bahan Genetik...............................
Pelaksanaan Penelitian.............................................................
Analisis Data............................................................................
Hasil dan Pembahasan……………………………………………...
Agroekologi Lingkungan Seleksi……………………………..
Penampilan Pertumbuhan dan Perkembangan Genotipe
Gandum Introduksi di Agroekosistem Tropis………………...
25
25
26
28
28
28
28
31
36
36
37
xiv
Penampilan Karakter Agronomi Genotipe Gandum
Introduksi di Agroekosistem Tropis………………………...
Penampilan Karakter Fisiologis Genotipe Gandum
Introduksi di Agroekosistem Tropis………………………..
Pendugaan Komponen Ragam dan Nilai Heritabilitas
Karakter Agronomi dan Fisiologis pada Agroekosistem
Tropis………………………………………………………..
Hubungan Kausal Karakter Agronomi dan Fisiologis
Genotipe Gandum Introduksi terhadap Bobot Biji/Tanaman
di Agroekosistem Tropis…………………………………….
Indeks Kepekaan Karakter Agronomi dan Fisiologis
terhadap Cekaman Suhu Tinggi pada Beberapa Genotipe
Gandum……………………………………………………...
Simpulan …………………………………………………………...
40
51
57
59
65
71
INTERAKSI GENETIK X LINGKUNGAN DAN STABILITAS HASIL
GENOTIPE GANDUM INTRODUKSI (Triticum aestivum L) DI
AGROEKOSISTEM TROPIKA
Abstrak……………………………………………………………...
Abstract……………………………………………………………..
Pendahuluan....................................................................................
Bahan dan Metode...........................................................................
Tempat dan Waktu Penelitian..................................................
Rancangan Penelitian dan Bahan Genetik...............................
Pelaksanaan Penelitian.............................................................
Analisis Data............................................................................
Hasil dan Pembahasan……………………………………………...
Interaksi Musim x Elevasi x Genotipe Gandum Introduksi di
Agroekosistem Tropis…………………………………………
Interaksi Genetik x Lingkungan Genotipe Gandum Introduksi
di Agroekosistem Tropis………………………………………
Penampilan Karakter Agronomi Genotipe Gandum Introduksi
di Agroekosistem Tropis……………………………………...
Penampilan Karakter Fisiologis Genotipe Gandum
Introduksi di Agroekosistem Tropis………………………….
Stabilitas Hasil Genotipe Gandum Introduksi Di
Agroekosistem Tropis………………………………………...
Simpulan …………………………………………………………..
98
104
RESPON DAN KERAGAMAN GENETIK POPULASI M2 HASIL
IRADIASI SINAR GAMMA BERDASARKAN KARAKTER
AGRONOMI TERHADAP CEKAMAN SUHU TINGGI
Abstrak……………………………………………………………...
Abstract……………………………………………………………..
Pendahuluan.....................................................................................
105
105
106
72
72
73
75
75
75
75
78
80
80
81
86
93
xv
Bahan dan Metode...........................................................................
Tempat dan Waktu Penelitian...............................................
Orientasi Dosis Iradiasi Sinar Gamma..................................
Respon Genotipe Gandum terhadap Iradiasi Sinar Gamma...
Keragaman Populasi M2 Hasil Iradiasi Sinar Gamma
terhadap Cekaman Suhu Tinggi Berdasarkan Karakter
Agronomi……………………………………………………
Hasil dan Pembahasan……………………………………………...
Orientasi Dosis Iradiasi Sinar Gamma..................................
Respon Genotipe Gandum terhadap Iradiasi Sinar Gamma...
Keragaman Populasi M2 Hasil Iradiasi Sinar Gamma
terhadap Cekaman Suhu Tinggi Berdasarkan Karakter
Agronomi……………………………………………………
Simpulan ……………………………………………………………
SELEKSI POPULASI M3 DAN M4 TERHADAP CEKAMAN SUHU
TINGGI DI AGROEKOSISTEM TROPIS BERDASARKAN
KARAKTER AGRONOMI
Abstrak……………………………………………………………...
Abstract……………………………………………………………..
Pendahuluan.....................................................................................
Bahan dan Metode............................................................................
Tempat dan Waktu Penelitian...............................................
Seleksi Populasi M3 pada Kondisi Optimal dan Cekaman
Suhu Tinggi.........................................................................
Seleksi Pedigree Populasi M4 terhadap Cekaman Suhu
Tinggi....................................................................................
Hasil dan Pembahasan……………………………………………...
Seleksi Populasi M3 pada Kondisi Optimal dan Cekaman
Suhu Tinggi.........................................................................
Seleksi Pedigree Populasi M4 terhadap Cekaman Suhu
Tinggi....................................................................................
Simpulan……………………………………………………………
108
108
108
108
109
111
111
114
116
125
126
126
127
129
129
129
130
131
131
140
146
PEMBAHASAN UMUM…………………………………………………...
147
SIMPULAN DAN SARAN…………………………………………………
Simpulan…………………………………………………………..
Saran……………………………………………………………….
153
153
154
DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………….
155
LAMPIRAN…………………………………………………………………
168
xvi
DAFTAR TABEL
1
Klasifikasi beberapa spesies Triticum berdasarkan kelas ploidi………….
12
2
Analisis ragam dan kuadrat tengah harapan karakter gandum introduksi
pada masing-masing lokasi……………………………………………….
31
3
Analisis ragam gabungan menggunakan model acak…………………….
31
4
Tinggi tanaman dan jumlah anakan produktif genotipe gandum pada
agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011……………………………
41
Umur berbunga dan umur panen genotipe gandum pada agroekosistem
tropis MH 2010 dan MK 2011……………………………………………
43
Panjang malai dan jumlah spikelet genotipe gandum pada agroekosistem
tropis MH 2010 dan MK 2011……………………………………………
44
Jumlah floret hampa dan persentase floret hampa genotipe gandum pada
agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011……………………………
45
Bobot biji/tanaman dan bobot biji/malai genotipe gandum pada
agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011……………………………
47
Jumlah malai/meter dan laju pengisian biji genotipe gandum pada
agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011……………………………
48
Bobot 1000 biji dan hasil genotipe gandum pada agroekosistem tropis
MH 2010 dan MK 2011…………………………………………………..
49
Jumlah biji/malai dan jumlah biji/tanaman genotipe gandum pada
agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011……………………………
50
Luas daun bendera dan ketebalan daun genotipe gandum pada
agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011……………………………
53
Kehijauan daun dan kerapatan stomata genotipe gandum pada
agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011……………………………
54
Klorofil a dan klorofil b genotipe gandum pada agroekosistem tropis
MH 2010 dan MK 2011…………………………………………………..
56
Nisbah klorofil a/b dan klorofil total genotipe gandum introduksi pada
agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011……………………………
57
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
xvii
16
Parameter genetik karakter agronomi dan morfologis genotipe gandum
pada agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011……………………...
58
Analisis korelasi karakter agronomi dan fisiologis genotipe gandum
introduksi terhadap karakter bobot biji/tanaman…………………………
61
Indeks kepekaan karakter agronomi genotipe gandum introduksi di
agroekosistem tropis..................................................................................
68
Indeks kepekaan karakter agronomi genotipe gandum introduksi di
agroekosistem tropis..................................................................................
69
Indeks kepekaan karakter agronomi genotipe gandum introduksi di
agroekosistem tropis..................................................................................
70
Analisis ragam dan kuadrat tengah harapan karakter agronomi genotype
gandum introduksi pada masing-masing lokasi…………………………
78
Ragam gabungan musim, elevasi dan genotipe menggunakan model
acak………………………………………………………………………
78
23
Analisis ragam gabungan lokasi dan galur model acak …………………
78
24
Analisis ragam gabungan model AMMI (Additive Main Effects and
Multiplicative Interaction)…………………………………………………………
79
Analisis ragam gabungan musim, elevasi dan genotipe karakter
agronomi, morfologi dan fisiologi genotipe gandum introduksi di
agroekosistem tropis ……………………………………………………
82
Analisis ragam gabungan lokasi dan genotipe karakter agronomi dan
fisiologi genotipe gandum introduksi di agroekosistem tropis MH 2010
dan MK 2011……………………………………………………………
85
Tinggi tanaman dan jumlah anakan produktif genotipe gandum
introduksi pada agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011………..
86
Umur berbunga dan umur panen galur genotipe gandum introduksi pada
agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011…………………………...
87
Panjang malai dan jumlah spikelet genotipe gandum introduksi pada
agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011…………………………
88
Persentase floret hampa dan jumlah floret hampa genotipe gandum
introduksi pada agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011………….
89
17
18
19
20
21
22
25
26
27
28
29
30
xviii
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
Jumlah biji/malai dan jumlah biji/tanaman genotipe gandum introduksi
pada agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011……………………
90
Bobot biji/malai dan bobot biji/tanaman genotipe gandum introduksi
pada agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011…………………...
91
Laju pengisian biji dan jumlah malai/m2 genotipe gandum introduksi
pada agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011……………………..
92
Bobot 1000 biji dan hasil genotipe gandum introduksi pada
agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011…………………………..
93
Luas daun bendera dan kerapatan stomata genotipe gandum introduksi
pada agroekosistem MH 2010 dan MK 2011………………………..
94
Klorofil a klorofil b dan nisbah klorofil a/b genotipe gandum introduksi
pada agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011……………………..
95
Klorofil total, ketebalan daun dan kehijauan genotipe gandum
introduksi pada agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011………….
97
Rata-rata hasil genotipe gandum introduksi pada agroekosistem tropis
MH 2010 dan MK 2011…….…………………………………………...
98
Analisis ragam model AMMI2 untuk hasil genotipe gandum introduksi
pada agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011…………………….
100
Rata-rata hasil, galat baku, kuadrat tengah interaksi dan kuadrat tengah
regresi sebelas genotipe gandum introduksi pada agroekosistem tropis
MH 2010 dan MK 2011………………………………………………...
103
Analisis ragam karakter agronomi beberapa genotipe gandum introduksi
pada agroekosistem tropis MH 2010 dan MK 2011.…………………...
114
Perbedaan nilai tengah karakter agronomi populasi M1 hasil iradiasi
sinar gamma (300 gy) dengan kontrol …………………………………..
115
Nilai tengah karakter agronomi populasi M2 hasil iradiasi sinar gamma
(300 gy) pada cekaman suhu tinggi………………………………………
117
Nilai tengah karakter agronomi populasi M2 galur gandum introduksi
pada cekaman suhu tinggi………………………………………………...
118
xix
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
Keragaman genetik dan heritabilitas karakter agronomi populasi M2
pada cekaman suhu tinggi………………………………………………...
122
Keragaman genetik dam heritabilitas karakter agronomi populasi M2
pada cekaman suhu tinggi……………………………………………….
124
Nilai tengah karakter agronomi populasi M3 hasil iradiasi sinar gamma
di Bogor dan Cipanas……………………………………………………..
133
Komponen ragam dan keragaman karakter kehijauan daun, tinggi
tanaman, panjang malai dan jumlah spikelet/malai gandum populasi M3
hasil iradiasi sinar gamma di Bogor dan Cipanas ………………………
134
Komponen ragam dan keragaman karakter jumlah floret hampa, jumlah
anakan produktif, bobot biji/malai dan jumlah biji/malai gandum
populasi M3 hasil iradiasi sinar gamma di Bogor dan Cipanas…………
136
Komponen ragam dan keragaman karakter bobot biji/tanaman dan
jumlah biji/tanaman gandum populasi M3 hasil iradiasi sinar gamma di
Bogor dan Cipanas………………………………………………………..
137
Kemajuan genetik akibat seleksi genotipe gandum generasi M3 pada
kondisi optimum dan cekaman suhu tinggi………………………………
139
Nilai tengah karakter agronomi 499 galur mutan turunan dari Dewata,
Selayar, Oasis, Rabe, Kasifbey dan Basribey pada kondisi cekaman suhu
tinggi……………………………………………………………………..
142
Nilai tengah karakter agronomi 499 galur mutan turunan dari Dewata,
Selayar, Oasis, Rabe, Kasifbey dan Basribey pada kondisi cekaman suhu
tinggi……………………………………………………………………...
143
Nilai tengah karakter agronomi 124 galur mutan (59 hasil seleksi
Cipanas) dan (65 hasil seleksi bogor) terpilih turunan dari Dewata,
Selayar, Oasis, Rabe, Kasifbey dan Basribey cekaman suhu tinggi……...
144
xx
DAFTAR GAMBAR
1
Bagan Alir Penelitian…………………………………………………
9
2
Asal Gandum Tetraploid dan hexaploid. Spesies T.turgidum
Tetraploid berasal dari kombinasi genom A dari T.monococcum dan
genom B dari spesies liar, sedang T.aestivum Hexaploid berasal dari
kombinasi genom AB dari T.turgidum dan genom D dari Ae. Tauchi
11
Skema siklus resproduksi sereal dan pengaruh cekaman abiotik pada
Setiap perbedaan tahap perkembangan reproduksi………………….
20
Hubungan sebab akibat antara karakter tanaman (1,2,3,....k) terhadap
hasil (Y)………………………………………………………………
34
Periode perkecambahan dan Pertumbuhan tanaman gandum umur 2
hst hingga 55 hst di elevasi (>1000 mdpl) dan elevasu (1000 m dpl)
dan (B) Elevasi < 400 m dpl…………………………………………
38
Penampilan galur gandum introduksi HP 1744 (A) fase vegetatif
elevasi < 400 m dpl (Bogor), (B) fase generatif elevasi < 400 m
dpl (Bogor), (C) fase vegetatif elevasi >1000 m dpl (Cipanas), (D)
fase generatif elevasi >1000 m dpl (Cipanas) MH 2010……………
39
Keragaan gandum varietas Dewata (A) elevasi < 400 m dpl (Bogor)
dan (B) elevasi > 1000 m dpl (Cipanas)……………………………...
39
Penampilan ketebalan daun menggunakan metode mikro teknik
dengan pembesaran 10x (A) Selayar Cipanas (1170 m dpl), (B)
Selayar Bogor (800 mdpl) dengan suhu sekitar 22 – 24oC.
Sementara itu, kondisi iklim yang demikian hanya dapat ditemukan di beberapa
wilayah tropis di Indonesia dan apabila gandum dibudidayakan di daerah tersebut,
4
akan bersaing dengan komoditas yang sering ditanam di dataran tinggi seperti
sayuran dan tanaman hortikultura lainnya yang memiliki nilai ekonomi yang lebih
tinggi.
Disamping itu sosialisasi pengembangan gandum masih kurang di
masyarakat dan tidak tersedianya pasar dan petani belum begitu mengenal cara
pengolahan gandum.
Indonesia merupakan negara tropis yang memiliki variasi lingkungan
geofisik yang sangat besar dan memberikan lingkungan tumbuh bagi tanaman
yang sangat besar pula variasinya. Kondisi tersebut memberikan petunjuk adanya
variasi ciri-ciri dan potensi-potensi khusus dari suatu wilayah yang perlu
dimanfaatkan secara baik.
Adanya variasi lingkungan makro tersebut tidak
menjamin suatu genotipe/varietas tanaman akan tumbuh baik dan memberikan
hasil panen tinggi di semua wilayah. Hal ini terkait dengan kemungkinan ada
tidaknya interaksi antara genotipe tanaman dengan kisaran variasi lingkungan.
Beberapa usaha yang telah dilakukan untuk memperoleh varietas gandum
yang sesuai untuk daerah tropis. CIMMYT (International Maize and Wheat
Improvement Center) mengadakan seleksi untuk gandum yang toleran terhadap
temperatur dan curah hujan yang tinggi. Peneliti Indonesia telah mengevaluasi
genotipe-genotipe gandum introduksi dan juga mengadakan seleksi dari populasi
bersegregasi (Gayatri et al. 1985; Dasmal et al. 1994). Beberapa hasil penelitian
melaporkan bahwa hasil gandum di Lembang (Jabar 1100 m dpl) mencapai 3.34
ton ha-1, varietas Nias di Malino dapat menghasilkan 5.37 t/ha pada 2001, tetapi
pada 2002 produksi tertinggi hanya 2.05 t/ha karena perbedaan kesuburan tanah
(Dahlan et al. 2003). Pada tahun 2003 telah berhasil dirilis varietas baru gandum
yang lebih adaptif pada ketinggian 1000 mdpl yaitu varietas SELAYAR
(HAHN/2*WEAVER CMBW 89 Y 01231-OTOPM-16Y-010M-1Y-010M) dan
DEWATA (DWR-162) yang berasal dari Negara India
Untuk meningkatkan daya saing dan produksi gandum dalam negeri
sebagai sumber pangan dan diversifikasi pangan, perlu dilakukan usaha
ekstensifikasi di ketinggian tempat yang lebih rendah melalui perakitan varietas
gandum yang dapat beradaptasi pada suhu tinggi dan dataran rendah (400- 600
mdpl). Salah satu faktor pembatas usaha ekstensifikasi gandum didataran rendah
adalah cekaman suhu. Menurut Peet dan Willits (1998) cekaman suhu tinggi
sering didefinisikan sebagai kenaikan suhu yang melebihi ambang kerusakan
5
untuk periode waktu yang cukup menyebabkan kerusakan yang tidak dapat balik
(irreversibel) pada pertumbuhan dan perkembangan tanaman, sehingga batasan
suhu tinggi untuk tiap tanaman akan tergantung wilayah atau habitat asal tanaman.
Akibat suhu tinggi terjadi perubahan agregasi dan denaturasi protein serta
peningkatan fluiditas membran sel, secara tidak langsung terjadi inaktivasi enzimenzim di dalam mitokondria dan kloroplas, penghambatan sintesa protein,
degradasi protein dan kehilangan integritas membran (Howarth 2005 dalam
Wahid