4 PEMETAAN LANJUT SIFAT BOBOT 1000 BUTIR PADA
KROMOSOM 12 Abstract
Increasing yield production become one of the main objectives of rice breeding program. There are two approaches to increase yield production i.e. Raising yield
potential of rice or suppressing the limiting factor of rice production. 1000-grain weight is one of the important trait that determine potential yield of rice. The aim
of this study is fine mapping of QTL linked 1000-grain weight on chromosome 12 to improve Ciherang cultivar. This study used the BC
3
F
3
population that consisted of two lines namely BIOR1-85-193 and BIOR1-85-302. All lines and parental of
the BC
3
F
3
population were observed morphologically and genotyped. Observation was conducted on days to heading, plant height, flag leaf length, panicles per
plant, panicle length, grains per panicle, 1000-grain weight, and yield per plant. Observation of genotype done using molecular markers RM28048, RM28064,
RM28195, RM28305, RM1986 and RM28433. The results showed that there was QTL linked 1000-grain weight at position 53.6 cM - 54.2 cM from BIOR1-85-193
but still required the addition marker. On chromosome 12 at position 71.2 cM - 80.4 cM there was QTL regions linked 1000 grain weight from BIOR1-85-302
with high LOD value. In addition, there were three markers that can be used as a marker for yield potential rice breeding program related 1000-grain weight
namely RM28305, RM1986 and RM28433.
Keywords: QTL, 1000-grain weight, LOD, BC
3
F
3
population.
Abstrak
Peningkatan produksi hasil menjadi salah satu tujuan utama program pemuliaan padi. Peningkatan produksi dapat dilakukan dengan dua pendekatan yaitu
meningkatkan potensi hasil padi atau menekan faktor penghambat produksi padi. Potensi hasil tersusun atas sifat komponen hasil yang kompleks salah satunya
adalah bobot 1000 butir. Bobot 1000 butir merupakan salah satu karakter penting yang menentukan hasil padi. Tujuan dari penelitian ini adalah pemetaan lebih
lanjut terkait QTL bobot 1000 butir pada kromosom 12 untuk memperbaiki kultivar Ciherang. Penelitian ini menggunakan populasi BC
3
F
3
yang terdiri dari dua galur yaitu BIOR1-85-193 dan BIOR1-85-302. Semua galur dan tetua dalam
populasi BC
3
F
3
diamati morfologi dan genotipenya. Pengamatan dilakukan pada karakter umur berbunga, tinggi tanaman, panjang daun bendera, jumlah malai per
tanaman, panjang malai, jumlah gabah isi per malai, bobot 1000 butir, dan bobot total per rumpun. Pengamatan genotipe dilakukan dengan menggunakan penanda
molekuler RM28048, RM28064, RM28195, RM28305, RM1986, dan RM28433. Hasil penelitian menunjukkan bahwa terdapat daerah QTL bobot 1000 butir di
posisi 53.6 cM
– 54.2 cM dari galur BIOR1-85-193 namun masih diperlukan adanya penambahan penanda. Pada kromosom 12 di posisi 71.2 cM
– 80.4 cM diduga memiliki daerah QTL bobot 1000 butir pada populasi galur BIOR1-85-302
dengan nilai LOD tinggi. Selain itu juga terdapat 3 marka yang bisa dijadikan penanda untuk program pemuliaan padi potensi hasil terkait bobot 1000 butir
yaitu RM28305, RM1986, dan RM28433.
Kata kunci: QTL, bobot 1000 butir, LOD, populasi BC
3
F
3
.
4.1 Pendahuluan
Padi adalah salah satu tanaman serealia penting di dunia dan menjadi tanaman model monokotil untuk penelitian biologi molekuler Yuan et al. 2014.
Di Indonesia, padi merupakan tanaman pangan pokok yang hampir dikonsumsi oleh seluruh penduduk Indonesia. Konsumsi beras masyarakat Indonesia cukup
tinggi karena setiap orang di Indonesia mengkonsumsi beras setiap tahun sebesar 139.5 kg Christianto 2013. Oleh karena itu diperlukan adanya peningkatan
produksi hasil kultivar unggul sebagai upaya dalam memenuhi permintaan beras yang semakin tinggi. Terdapat genetik dasar dari tiga komponen hasil biji pada
padi yaitu bobot 1000 butir, jumlah gabah per malai, dan bobot gabah per rumpun Li et al. 1997. Karakter yang termasuk dalam komponen hasil dilaporkan
umumnya adalah karakter yang bersifat kuantitatif yaitu tinggi atau rendahnya ekspresinya sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan. Dalam karakter
kuantitatif, terdapat banyak gen yang masing-masing berperan dengan efek yang rendah, namun terakumulasi sebagai efek aditif yang menjadi lebih besar daripada
efek gen tunggal. Banyak sifat agronomi penting yang biasanya dikendalikan QTL. Selain itu, analisis QTL akan dapat menemukan gen-gen yang sulit
ditemukan melalui identifikasi mutan Ashikari dan Matsuoka 2006.
Evaluasi bobot biji sangat penting dilakukan pada tanaman serealia karena manusia cenderung lebih memilih biji dengan ukuran yang besar. Biji kecil
memiliki cadangan makanan yang sedikit sehingga sering menghambat proses perkecambahan. Akan tetapi ukuran biji yang besar terkadang berasosiasi dengan
sifat jumlah gabah per malai yang rendah Li et al. 2004. Bobot biji juga berkorelasi dengan beberapa karakter seperti panjang biji, lebar biji, dan
kepadatan biji. Selain itu, karakter bobot biji juga dikendalikan oleh banyak gen poligenik Yoshida et al. 2002.
QTL adalah bagian dari daerah genom yang bertanggung jawab terhadap variasi sifat-sifat kuantitatif. Padi memiliki ukuran genom terkecil di antara
tanaman serealia lainnya sekitar 430 Mb Agrama et al. 2007. Analisis QTL diawali dengan pembentukan populasi yang akan mempermudah dalam proses
analisis. Lebih dari 200 daerah QTL terkait bobot 1000 butir telah ditemukan pada 12 kromosom padi termasuk QTL utama Zhou et al. 2013. Yuan et al. 2014
melaporkan adanya daerah QTL terkait bobot 1000 butir pada kromosom 6 GW6 yang dikendalikan oleh gen dominan pada populasi BC
4
F
2
menggunakan ZH11 sebagai tetua berulang. Penelitian ini bertujuan untuk pemetaan lebih lanjut
QTL terkait bobot 1000 butir di kromosom 12 pada populasi BC
3
F
3
.
4.2 Bahan dan Metode 4.2.1 Lokasi dan Waktu
Percobaan 2 dilaksanakan di laboratorium Biologi Molekuler dan Rumah Kaca Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi dan Sumberdaya
Genetik Pertanian BB BIOGEN, Bogor, Jawa Barat. Waktu pelaksanaan dimulai pada bulan Januari 2016 sampai Juli 2016.
4.2.2 Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah galur terpilih dari populasi BC
3
F
2
turunan Ciherang х PTB B11143D yang masih memiliki introgresi segmen
kromosom 12 yang mengandung daerah QTL sifat komponen hasil tertentu. Galur terpilih dari populasi BC
3
F
2
akan ditanam sebanyak 1200 tanaman dan membentuk populasi BC
3
F
3
. Galur-galur populasi BC
3
F
3
akan diseleksi berdasarkan hasil pengamatan molekuler tahap 1. Kegiatan seleksi dilakukan
sebelum tanaman memasuki fase generatif ± 28 hss dan terdapat ± 300 tanaman terpilih. Individu-individu terpilih ini akan dilanjutkan pengamatan molekuler
tahap 2 dan tahap 3 serta pengamatan morfologi.
4.2.3 Prosedur Penelitian
Pada percobaan 2 populasi BC
3
F
3
diamati secara morfologi phenotyping dan secara molekuler genotyping sebagai dasar pemetaan halus daerah QTL
komponen hasil tertentu. Prosedur penelitian pada percobaan 2 hampir sama dengan percobaan 1 namun pada percobaan 2 ini dilakukan seleksi awal sebelum
tanaman memasuki fase generatif. 1.
Pengamatan karakter agronomi Phenotyping
Pengamatan karakter agronomi yang dilakukan meliputi umur berbunga UB, tinggi tanaman TT, panjang daun bendera PDB, jumlah malai per
tanaman JMP, panjang malai PM, jumlah gabah isi per malai JGI, bobot 1000 butir BB, dan bobot total per rumpun BT.
2. Pengamatan molekuler Genotyping
Pengamatan molekuler
kromosom 12
untuk populasi
BC
3
F
3
menggunakan penanda-penanda SSR di daerah yang terindentifikasi QTL komponen hasil dari populasi BC
3
F
2
. Pengamatan molekuler tahap 1 akan dilakukan pada 1200 tanaman menggunakan 2 penanda pengapit segmen yang
mengandung daerah QTL tertentu pada kromosom 12 hasil percobaan 1. Hasil pengamatan molekuler tahap 1 ini digunakan sebagai dasar pemilihan
300 individu terpilih yang akan dilanjutkan sampai fase panen. Pengamatan molekuler tahap 2 akan dilakukan pada 300 tanaman terpilih menggunakan
penanda-penanda SSR polimorfik di daerah segmen tersebut. Penanda-penanda SSR ini didapatkan dari hasil analisis SNP antara Ciherang dan B11143D yang
telah dilakukan di IRRI pada tahun 2015. Pengamatan molekuler tahap 1 dan tahap 2 merupakan kegiatan seleksi foreground. Identifikasi yang dilanjutkan
pada populasi BC
3
F
3
untuk memperkecil daerah QTL yang ditemukan menggunakan penanda-penanda yang lebih spesifik. Pengamatan molekuler ini
dilakukan dengan tahapan isolasi DNA, amplifikasi DNA, dan elektroforesis gel.
4.2.4 Analisis Data dan Kriteria Seleksi
Individu-individu terpilih akan dikelompokkan menjadi 3 grup, yaitu A, B, dan H untuk setiap penanda yang digunakan dalam kegiatan seleksi foreground.
Analisis statistika dilakukan untuk membandingkan rata-rata fenotipe antara A vs B vs H, dan antara A vs B menggunakan perangkat lunak Statistical tool for
agricultural research 2.1 STAR. Dari analisis ini akan diketahui seberapa besar efek aditif untuk sifat komponen hasil tertentu populasi BC
3
F
3
jika alel Ciherang A diganti dengan alel galur PTB B pada daerah setiap penanda SSR yang
digunakan di kromosom 12. Pemetaan penanda-penanda SSR untuk seleksi foreground pada beberapa individu terpilih populasi BC
3
F
3
didapatkan dari hasil
